Yeni nesil gaz sensörü olarak cuo nanotabaka kusur merkezi ile karbon monoksit gazının etkileşiminin yoğunluk fonksiyonel teorisi ile incelemeleri
Investigation of the interaction of cuo nano layer defect center with carbon monoxide gas as a new generation gas sensor using density functional theory
Yazar: PAKİZE TURHAN
Danışman: PROF. DR. SEFER BORA LİŞESİVDİN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Oksit malzemeler günümüzde gaz algılama konusunda yaygın olarak kullanılan yarı
iletkenlerden birisidir. Bakırın oksitleri doğal olarak p-tipi davranış göstermesi ile diğer
oksitlerden farklılık gösterir. Bu çalışmada, iki boyutlu malzemelerdeki nokta kusurlarının
malzemelerin elektronik özelliklerini değiştirdiğinden yola çıkarak, bakır oksitin iki
boyutlu tabaka halindeki temel nokta kusurlarının olası gaz sensörü olarak kullanımında
elektriksel özelliklerin nasıl etkilendiği incelenmiştir. Bu çalışmanın yeni nesil yüksek
hassasiyetli rezistif bir gaz sensörü tasarlama çalışmaları için adım olacağı
düşünülmektedir. Tezde p-tipi bakırın oksit nano tabakasında kusur analizi ve kusurların
CO ile olan ilişkileri incelenmiştir. Tez kapsamında incelenen özellikler bir Yoğunluk
Fonksiyonel Teorisi (YFT) yazılımı olan GPAW yazılımı kullanılarak hesaplanmıştır.
Hesaplamalar kapsamında CuO nano tabakanın birim hücresinde YFT parametre
optimizasyonu yapılmıştır. Daha sonra 4x4 süper hücre üzerinden CuO nano tabakasına ait
elektronik bant yapısı, durum yoğunluğu ve elektron yoğunluğu hesaplamaları yapılmıştır.
Daha sonrasında Cu-V kusur merkezi oluşturulup benzer hesaplamalar gerçekleştirilerek,
pristin (bozulmamış) ve kusurlu durumların elektronik özellikleri incelenmiştir. Daha
sonrasında CuO nano tabakasına CO ve OC molekülleri sırası ile kusur merkezlerine
yaklaştırılarak elektronik özelliklerine olan etkileri incelenmiştir.

Abstract:
Oxide materials are widely used semiconductors in gas detection today. Copper oxides
differ from other oxides in that they naturally exhibit p-type behavior. In this study,
considering that point defects in two-dimensional materials change the electronic
properties of the materials, the effect of the fundamental point defects in two-dimensional
copper oxide layers on their electrical properties when used as a potential gas sensor has
been investigated. This study is believed to be a step towards designing a new generation
high-sensitivity resistive gas sensor. The thesis analyzes the defects in the p-type copper
oxide nano layer and investigates their relationships with CO. The properties studied in the
thesis were calculated using the Density Functional Theory (DFT) software, GPAW.
Within the calculations, optimization of DFT parameters was performed for the unit cell of
the CuO nano layer. Subsequently, electronic band structure, density of states, and electron
density calculations were carried out for the 4x4 supercell of the CuO nano layer.
Following this, a Cu-V defect center was created, and similar calculations were performed
to examine the electronic properties of pristine and defective states. Later, CO and OC
molecules were brought close to the defect centers of the CuO nano layer, and their effects
on electronic properties were investigated.