Silicene sensörler: Teorik araştırma
Silicene sensors: Theoretical investigations
Yazar: ÖZLEM ARSLANALP
Danışman: DOÇ. DR. ETHEM AKTÜRK
Adnan Menderes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Silikon 'un iki boyutlu bal peteği yapısı olarak adlandırılan Silicene daha önce rapor edildiği gibi manyetik olmayan yarımetaldir. Silicene, ters örgü uzayında K ve K$^{'}$ simetri noktalarında Fermi seviyesi etrafında doğrusal dağılım nedeniyle kütlesiz Dirac fermiyonlarına sahiptir. Bunun bir sonucu olarak, yük taşıyıcıların titreme hareketi, Klein Tünellemesi, yüksek mobilite yük taşıyıcıları, ambipolar etki ve  anormal Kuantum Hall etkisi Silicene 'de gözlemlenebilir. Silicene yapısı sp$^{2}$- sp$^{3}$ hibritleşmesi nedeniyle düzlemsel geometrisi kararlı değildir. Bu yüzden 0.44 \AA bükülme parametresi ile bükülmüş balpeteği formu kararlıdır \cite{chn}. Grafen ile karşılaştırıldığında zayıf $\pi$ bağları Silicene'in metallerle  kuvvetli bağ yapabilir. Bu yüzden Silicene'in elektronik ve manyetik özellikleri ekatom tutunması ile modifiye edilebilir.
Bu tezde, Ag$_n$ tutunmuş ve saf Silicene 'in elektronik ve manyetik özellikleri incelendi. Ayrıca Pt tutunmuş ve katkılanmış Silicene yüzeyi incelendi. Son olarak Pt tutumuş ve katkılanmış yüzeyin  C, H, O atomları ve CH$_4$, CO$_2$, O$_2$, H$_2$ molekülleri ile etkileşimleri detaylı bir şekilde incelendi. Bir çok çalışmalar arasında Silicene yüzeyine tutunmuş Ag atomu ile ilgili hiçbir çalışmayla karşılaşılmadı. Gümüş ve Platin atomları, antibakteriyel  aktiviteye, ısısal kararlılığa ve yüksek katalitik özelliğe sahiplerdir. Bu yüzden Pt ve Ag 'nin Silicene yüzeyi ile etkileşimlerini araştırmak önemlidir. Biz inanıyoruz ki, bizim sonuçlarımız  Silicene ile gümüş ve platin atomlarının etkileşmesinin temel işleyişini anlamada çok önemlidir.

Abstract:
Two dimensional hexagonal structure of silicon, namely, silicene is nonmagnetic semimetal as reported previously. Silicene has massless Dirac Fermions due to linear dispersion around Fermi level at symmetric point K and K$^{'}$ in the reciprocal lattice. As a result, trembling motion of charge carriers, Klein Tunneling, high mobility of charge carriers, ambipolar effect, and anomalous quantum Hall effect can be observed in silicene. The silicene structure is not stable in planar geometry due to mixed sp$^{2}$ - sp$^{3}$ hybridization, so its stable form is a buckled honeycomb structure with 0.44 \AA\ buckling \cite{chn}. Due to weaker $\pi$ coupling compared to graphene, silicene is able to form strong bonds with metal atoms. Therefore, electronic and magnetic properties of silicene can be modified through adatom adsorption.
In this thesis, we investigate the atomic and electronic properties of bare, Ag$_n$ (n=1-3) adsorbed silicene structure in view of first principles calculations. Also, we investigate the atomic and electronic properties of Pt substitution and adsorption on silicene. After that interaction of Pt adsorbed and substituted on Silicene with C, H, O atoms and CH$_4$, CO$_2$, O$_2$, H$_2$ molecules is examined in detail.  Among the several studies, we haven 't encountered any study investigating the silver (Ag) adsorption on silicene sheet in detail. Silver atoms and Platinum atom have high degree of antimicrobial activity, thermal stability as well as high catalytic property. So it is important to examine the electronic changes in silicene upon interaction with Ag and Pt. We believe that our results are crucial for understanding the fundamental process of interaction between silver and silicene at atomic scale.