Magnetik heterotabakaların fiziksel özelliklerinin incelenmesi
Investigation of physical properties of magnetic heterolayers
Yazar: BARIŞ ÇELİK
Danışman: DOÇ. DR. AYBEY MOĞULKOÇ
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Grafen olarak bilinen iki boyutlu hegzagonal karbon yapının sentezlenmesiyle birlikte, bilim insanları periyodik cetveldeki diğer atomlardan meydana gelen tek tabaka yapılara ilgi duymaya başlamıştır. İki boyutlu tek tabakalara dayanan teknolojik gelişmelerin yanı sıra iki boyutlu malzemelerin kendine özgü doğasından ortaya çıkan yeni ilgi çekici olgularda keşfedilmiştir. Düşük boyutlarda (tek veya iki boyutta) magnetik momentlerin uzun-erimli düzeninden (ferromagnetik ve antiferromagnetik) kaynaklanan iki boyutlu ferromagnetler bu olguların en önemlileri arasındadır. Magnetik faz olarak iki-boyutlu ferromagnetizmanın varlığı, atomik ölçekteki ince Cr2Ge2Te6, CrI3 ve VSe2 yapılarının keşfine kadar soru işareti olarak kalmıştır. Bu tip malzemeler van der Waals yapılara dayanan yeni nesil spintronik ve yaygın diğer magnetik uygulamalar sunmaktadır. Ayrıca, teknolojik uygulamalarda kullanılacak ideal bir ferromagnetin sahip olacağı Curie sıcaklığının oda sıcaklığı civarında olması istenir. Bu tez kapsamında, iki-boyutlu tek tabaka CrN magnetik kristalinin elektronik, magnetik ve titreşimsel özellikler gibi temel fiziksel özellikleri yoğunluk fonksiyoneli teorisi, analitik ve nümerik metodlar kullanılarak incelenmiştir. CrN'nin yer aldığı bir heterotabaklı sistemde, CrN'nin kristal yapsını etkileyebilecek gerinme ve elektronik yapısını değiştirebilecek yük katkılama mekanizmalarının CrN'nin sahip olduğu Curie sıcaklığı üzerine etkisi hesaplanmıştır. Böyle bir sistemin, CrN/alttaş sisteminin magnetik özelliklerini anlamak bakımından önemli olduğu düşünülmektedir.

Abstract:
With the synthesis of the two-dimensional hexagonal carbon structure known as graphene, scientists became interested in monolayer structures made up of other atoms in the periodic table. New intriguing phenomena arising from the unique nature of two-dimensional materials have been discovered, as well as technological advances based on two-dimensional monolayers. Two-dimensional ferromagnets originating from the long-range order of magnetic moments (ferromagnetic and antiferromagnetic) in low dimensions (in one or two dimensions) are among the most important of these phenomena. The existence of two-dimensional ferromagnetism as the magnetic phase remained a question mark until the discovery of fine structures of Cr2Ge2Te6, CrI3, and VSe2 at the atomic scale. Such materials offer a new generation of spintronics and other common magnetic applications based on van der Waals structures. In addition, it is desirable that the Curie temperature of an ideal ferromagnet to be used in technological applications should be around room temperature. In this thesis, basic physical properties such as electronic, magnetic and vibrational properties of two-dimensional monolayer CrN magnetic crystal were investigated by using density functional theory, analytical and numerical methods. In a heterolayer system including CrN, the effects of strain, which can affect the crystal structure of CrN, and charge doping mechanisms, which can change its electronic structure, on the Curie temperature of CrN were calculated. Such a system is thought to be important for understanding the magnetic properties of the CrN/substrate system.