Katkılanmış grafenin yapısal ve elektromanyetik dalga etkileşiminin incelenmesi
Investigation of the structural and electromagnetic wave interaction of doped graphen
Yazar: MİNE UĞURLU ŞAHİN
Danışman: PROF. DR. MEHMET ERTUĞRUL
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Amaç: 2x2x1, 2x3x1, 3x3x1 ve 4x4x1 saf grafen, Ti ve Mn katkılı grafen yapıların elektronik, optik ve termodinamik özelliklerini araştırmak ve saf grafenin 0-1000 THz aralığında elektromanyetik dalga etkileşimini incelemek. Tüm bu çalışmaları bilgisayar ortamında gerçekleştirmektir.
Yöntem: Bu çalışmanın ilk aşamasında yapılar Wien2k programıyla tasarlanmış PBE-GGA (Perdew-Burke-Ernzerhof96) potansiyeli altında, DFT (Yoğunluk Fonksiyon Teorisi) hesaplamaları yapılarak yapısal ve hacim optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Özellikler bu programa entegre olan XCrysden ve Gibbs program bölümleriyle hesaplanmıştır. 0-1000 THz arası saf grafen ve elektromanyetik dalga etkileşimini incelemek için CST Microwave Studio programından yararlanılmıştır.
Bulgular: Saf grafen yapıyla veya boyutla kıyaslama yapıldığında elde edilen değerlerde değişmeler olmuştur. Bu değerlerden bazıları sadece saf grafen yapılar için kıyaslanabilmiş ve daha önceki çalışmalarla uyumlu olduğu gözlenmiştir. Katkılı yapılarla ilgili herhangi bir çalışma bulunamadığı için kıyaslama yapılamamıştır. Tüm yapıların iletken özellik sergiledikleri tespit edilmiştir. CST ve Wıen2k'da elde edilen bazı değerler birbirleriyle kıyaslanmış grafik yönelimlerinin benzer olduğu görülmüştür.  Elektromanyetik dalga ve saf grafen etkileşiminde 1352 nm (221,73 THz) enerji değeri tüm yapılar için dönüm noktası olmuştur.
Sonuç: Saf ve katkılı grafen yapıların görünür ve ultraviyole bölgede aktif oldukları ve bu bölgeyi içine alan uygulamalarda istenilen amaçlara uygun olarak kullanılabilecekleri belirlenmiştir.

Abstract:
Purpose: Investigating the electronic, optical and thermodynamic properties of 2x2x1, 2x3x1, 3x3x1 and 4x4x1 pure graphen, Ti and Mn doped graphen and studying the electromagnetic wave interaction of pure graphene in the range of 0-1000 THz. All these works are carried out in a computer environment.
Method: In the first stage of this study, the structures were designed with the Wien2k program and structural and volume optimization was carried out by performing DFT (Density Functional Theory) calculations under the PBE-GGA (Perdew-Burke-Ernzerhof96) potential. Features are calculated with the XCrysden and Gıbbs program sections integrated into this program. CST Microwave Studio program was used to examine the interaction of pure graphene and electromagnetic waves between 0-1000 THz.
Findings: When compared to pure graphene structure or size, there were changes in obtained values. Some of these values could only be compared for pure graphene structures and were observed to be compatible with previous studies. Since no study on doped structures could be found, a comparison could not be made. All structures have been found to exhibit conductive properties. Some values obtained in CST and Wien2k were found to be compatible with each other. The energy value of 1352 nm (221.73 THz) in the interaction of electromagnetic wave and pure graphene was the turning point in all structures.
Results: It has been determined that pure and doped graphene structures are active in the visible and ultraviolet regions and can be used for desired purposes in applications involving this region.