Topolojik yalıtkanlar
Topological insulators
Yazar: TURGUT FATİH KASALAK
Danışman: PROF. DR. ARİF BABANLI
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında üç boyutlu topolojik malzemelerden Bi2Te3 ve Sb2Te3 bileşiklerinin yapısal ve elektronik özellikleri, yoğunluk fonksiyonel teorisi (DFT) yöntemi kullanılarak incelenmiştir.
Topolojik durumların düzenlenmesi veya ayarlanması genellikle katkılama yöntemiyle gerçekleşmektedir. Bu sebeple Bi2-xSbxTe3 kimyasal formülü kullanılarak tek tek atom katkılaması yapılarak üçlü Bi1.66Sb0.33Te3, Bi1.33Sb0.66Te3, BiSbTe3, Bi0.66Sb1.33Te3 ve Bi0.33Sb1.66Te3 bileşikleri elde edilmiştir. Aynı zamanda Bi2-xSbxTe3-ySey kimyasal formülü kullanılarak atom katkılamasıyla Bi1.66Sb0.33Te2.66Se0.33, Bi1.33Sb0.66Te2.33Se0.66, BiSbTe2Se, Bi0.66Sb1.33Te1.66Se1.33 ve Bi0.33Sb1.66Te1.33Se1.66 dörtlü bileşikleri elde edilmiştir. Elde edilen üçlü ve dörtlü bileşiklerin yapısal ve elektronik özellikleri (DFT) yöntemi kullanılarak incelenmiştir. Ayrıca tüm bileşikler de spin-orbital etkileşimi dikkate alınarak band yapıları çıkarılmıştır.
Bi2Te3 ve Sb2Te3 yapılarında yasak band enerji aralığı Γ yüksek simetri noktası üzerinde ortaya çıkmış ve burada direkt band aralığı gözlenmiştir. Sb2Se3 için valans bandı ile iletkenlik bandı arasındaki en yakın mesafe K – Γ yüksek simetri noktaları arasında hesaplanmıştır. Band yapıları incelendiğinde, tüm ikili bileşiklerin yarıiletken özellik gösterdiği ortaya çıkmıştır. Tüm üçlü bileşiklerin elektronik özellikleri incelendiğinde ise, yasak band enerji aralığının Γ yüksek simetri noktası üzerinde ortaya çıkmıştır. Tüm üçlü ve dörtlü bileşikler dar-band aralığına sahip yarıiletken karakteri göstermiştir.

Abstract:
In this thesis, the structural and electronic properties of 3D topological materials such as Bi2Te3, Sb2Te3 were investigated using density functional theory (DFT) method.
As is known, the regulation or regulation of topological situations usually takes place by means of doping. For this reason, ternary Bi1.66Sb0.33Te3, Bi1.33Sb0.66Te3, BiSbTe3, Bi0.66Sb1.33Te3 and Bi0.33Sb1.66Te3 compounds were obtained by performing single atom doped using Bi2-xSbxTe3 chemical formula. Bi1.66Sb0.33Te2.66Se0.33, Bi1.33Sb0.66Te2.33Se0.66, BiSbTe2Se, Bi0.66Sb1.33Te1.66Se1.33 and Bi0.33Sb1.66Te1.33Se1.66 quaternary compounds were also obtained by atoms doped using the Bi2-xSbxTe3-ySey chemical formula. The structural and electronic properties of the obtained ternary and quaternary compounds have been examined. In addition, band structures have been obtained for all compounds included the spin-orbital interaction.
In the case of Bi2Te3 and Sb2Te3, the band gap appeared on the symmetry points Γ, where direct band gap is seen. For Sb2Se3 the closest distance between the valence band and the conductivity band is between symmetry points K - Γ. All binary compounds were examined in the band structures exhibit semiconducting properties. When the electronic properties of all the ternary compounds were examined, it has been seen that the band gap appears on the symmetry points Γ. All ternary and quaternary compounds show a semiconductor character with a narrow band gap.