Grafen yapılarda galvanomagnetik ölçümler
Galvanomagnetic measurements in graphene samples
Yazar: HAKAN ASAF FIRAT
Danışman: PROF. DR. ENGİN TIRAŞ
Anadolu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Katıhal Fiziği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Hall etkisi = Hall effect

Özet:
Grafen sahip olduğu mükemmel özelliklerinden dolayı büyük ilgi çekmektedir. Grafenin en önemli özelliklerinden biri elektronik aygıtlar için gelecek vaat eden malzeme olmasına neden olan elektronik özellikleridir. Bu tez çalışmasında, Bilkent Üniversitesi tarafından temin edilen TiO2/Si alttaş üzerinde Kimyasal Buhar Biriktirme (CVD) ile elde edilen tek katman grafen numunenin (SLG/TiO2/Si) galvanomagnetik ölçümleri yapıldı. Hall-bar şeklindeki SLG/TiO2/Si numunesi üzerindeki düşük alan Hall etkisi ölçümleri sıcaklığın fonksiyonu olarak 1,8-269,5 K sıcaklık aralığında yapıldı. Elektronik taşınım karakteristiğini etkileyen saçılma mekanizmaları, sıcaklığa bağlı Hall mobilitesinin (μ_H) deneysel verilerine uygulanarak araştırıldı. Benzer yaklaşım epitaksiyel olarak büyütülmüş SiC alttaş üzerindeki tek katman grafen ve CVD ile büyütülmüş SiO2/Si alttaş üzerindeki tek katman grafen için de tekrarlandı. Hesaplamalarda başlıca iyonize olmuş safsızlık saçılması, boyuna akustik fonon saçılması ve uzak arayüz optik fonon saçılmaları kullanıldı. Örneklerin fizikler parametrelerini elde etmek için Shubnikov de Hass (SdH) ölçümleri 1,8-269,5 K sıcaklığı aralığında ve 11 T magnetik alana kadar incelendi. 2D taşıyıcı yoğunluğu ve Fermi enerji seviyeleri iki farklı teknikle elde edilen osilasyonların periyotları aracılığıyla belirlendi. Etkin kütle (m^*) ve kuantum ömrü (τ_q) gibi diğer numune parametreleri SdH osilasyonları genliğinin sıcaklık ve magnetik alan bağımlılığından elde edildi.
Farklı alttaşlara sahip numunelerin taşınım ömrünün kuantum ömrüne oranı (τ_t⁄τ_q ), Hall yoğunluğu (N_H), Hall mobilitesi (μ_H) değerleri karşılaştırıldı ve bu parametrelerin taşınım olgusuna olan etkileri araştırıldı.

Abstract:
Grafen is a material attracting considerable attention due to its excellent features. One of the greatest features of graphene is its electronic characteristic that makes it promising metarial for electronic devices. In this thesis study, galvanomagnetic measurements have been performend in Chemical-Vapour-deposited single-layer graphene on TiO2/Si substrate (SLG/TiO2/Si) that is supplied by Bilkent University. Low field Hall effect measurements on Hall-bar shaped SLG/TiO2/Si sample have been made in the temperature range between 1,8-269,5 K as a function of temperature. Scattering mechanisms which affect characteristics of electronic transport was investigated by numerical calculation fitting to experimental data for temperature dependence of Hall mobility (μ_H). This process has been done for single layer graphene growth epitaxial on SiC substrate and single layer graphene growth by CVD on SiO2/Si substrate. İonized impurity scattering, longitual acoustic fonon scattering and remote interfacial optical fonon scatterings were used for numerical calculations. Shubnikov de Hass measurements have been performed in temperature range between 1,8 K and 269,5 K and magnetic fields up to 11 T. 2D carrier density and Fermi enerji levels have been determined by periods of oscillations obtained by two different technics. Other transport parameters of sample like effective mass (m^*), quantum lifetime (τ_q) obtained from temperature and magnetic field dependence of SdH oscillation amplitude. 
Values of transport lifetime to quantum lifetime ratio (τ_t⁄τ_q ), Hall density (N_H), Hall mobility (μ_H) of samples which have different substrate have been compared and investigated affects of these parameters on transport phenomena.