Bükülmüş grafenin elektronik özellikleri
Electronic properties of buckled graphene
Yazar: HASAN YILDIRIM
Danışman: PROF. DR. SEYFETTİN ÇAKMAK
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Nanokristaller = Nanocrystals ; Yarı iletken kristaller = Semiconductor crystals

Özet:
Bu çalışmada WIEN2k bilgisayar programı kullanılarak ideal grafenin ve bükülmüş grafenin elektron yoğunluğu, durum yoğunluğu ve band yapısı elde edilmiştir. Burada ideal grafenin ve bükülmüş grafenin 2x2x1, 2x3x1 ve 3x2x1 boyutları çalışılmıştır. Her bir nanoşerit için 100, 200, 300 ve 500 k noktası kullanılmıştır. Ayrıca XCrySDen programı kullanılarak ideal grafenin ve bükülmüş grafenin farklı boyutlardaki görünümleri elde edilmiştir.
Yarıiletkenlerde yasak band aralığının özellikleri, bir malzemenin pratik uygulamalardaki kullanılabilirliğini kontrol eder. Grafenin yarıiletken olarak kullanılmasının altında yatan temel düşünce, valans bandındaki elektronların iletkenlik bandına uyarılabilmesidir. Valans bandında oluşturulan işgal edilmemiş bir deşik (hole)  ve iletkenlik bandına geçen uyarılmış elektron ile elektron-deşik çifti oluşturulur. 
Elektronik durum yoğunluğu, ters örgü uzayındaki bütün mümkün konumlar için elektronik durumların özelliklerini basit bir yapıya yoğunlaştırır. Grafen nanoşeritlerin band yapısı, grafenin elektronik yapısı hakkında daha ayrıcalıklı bir bakış açısı yakalanabilir. WIEN2k yazılımı ile yapılan hesaplamalarda, elektronik durumlar ters örgü uzayındaki belirli doğrultular boyunca ve birbirine yakın değere sahip bir dizi k-nokta ile belirlenmiştir.
Elektronik durum yoğunluğu ve band yapıları, kristalin yarıiletken özellik sergilediğini göstermektedir. Yarıiletken özellik gösteren ideal ve ideal olmayan kristallerin yasak band aralığı, ideale göre ideal olmayan (bükülmüş) kristalde daha büyüktür. İdeal grafende gözlenen sıfıra çok yakın yasak band aralığı malzemenin metal özelliğine yatkınlığını ortaya koymaktadır. Ancak, genel anlamda, yarıiletken özelliğinin dikkat çektiğini gördüğümüz bükülmüş grafenin yasak band aralığı yaklaşık 0.7-1.9 eV aralığında değer almıştır.

Anahtar Kelimeler: Bükülmüş grafen nanoşerit, WIEN2k, Elektronik özellikler.

Abstract:
In this study, the electron density, state density and band structure of the ideal and buckled graphenes have been obtained via WIEN2k software. This study involves 2x2x1, 2x3x1 and 3x2x1 dimensions of ideal and buckled graphenes. For each nanoribbon 100, 200, 300 and 500 k points have been used. Profiles of ideal and buckled graphenes in various other dimensions have also been obtained via XCrySDen software.
Properties of forbidden band gap control the utility of a material in practical applications in semiconductors. The graphene is used as a semiconductor in that the electrons in valence band might stimulate the conductivity band. The electron-hole pair is generated by an unoccupied hole on valence band and a stimulated electron on conductivity band.
Electronical state density concentrates the properties of electronical states on a single structure for all possible locations in the reciprocal lattice space. The band structures of graphene nanoribbons might allow us a better understanding of electronical structure of graphene. In calculations done via WIEN2k software, electronical states have been determined along certain directions in reciprocal lattice space as well as in a series of k-point having very close values.
Electronical state density and band structures demonstrate the fact that the crystal displays semiconductive properties. The forbidden band gap of ideal and non-ideal crystals displaying semiconductive behaviors is bigger in non-ideal (buckled) crystal than the ideal one. The forbidden band gap observed in ideal graphene which is quite close to zero value proves the tendency of the material towards the metal properties. However, in general terms the forbidden band gap of buckled graphene which is distinctive with its semiconductive behavior is approximately between 0.7 and 1.9 eV.

Keywords:  Buckled graphene nanoribbons, WIEN2k, Electronical properties.