Grafen tabanlı alan etkili transistörler
Graphene based field-effect transistors
Yazar: MERVE AKIN
Danışman: PROF. DR. MEHMET AKİF ERİŞMİŞ
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Grafen son zamanlarda üzerinde oldukça çok konuşulan konulardan birisi haline
gelmiştir. Keşfedilen ilk 2 boyutlu kristal olması, dünyada elde edilen en ince nesne olması,
bilinen en iyi iletken olması gibi özellikleri ile ön plana çıkmaktadır. Malzeme bilimindeki
baş döndürücü gelişmelerden birisi olarak nitelendirilen grafen, 'geleceğe yön veren
malzeme' olarak adlandırılmaktadır. Gelecekte grafen maddesinin temiz bir enerji
ihtimalini yükselttiği bilim insanları tarafından vurgulanmıştır. Grafen kullanılarak üretilen
transistörlerin daha az moleküler kusura ve üstün iletkenlik gibi özelliklere sahip
olmasından ötürü günümüzde kullanılan transistörlere göre daha çok ön plana çıkmaktadır.
GFET'lerdeki kanallar, fotosensing, manyetik algılama ve biyosensing gibi çok çeşitli
uygulamalarda yararlanılabilecek benzeri görülmemiş bir hassasiyete sahiptir. Grafen
sayesinde hacimsiz, kağıt kadar ince bükülebilen telefonlara, insanlığın elde edebileceği her ısıya dayanıklı zırh, kalkan vb. teknolojisine ve çelikten 300 kat daha sağlam olması nedeniyle, hafif ve daha sağlam hava araçlarına ulaşabileceği öngörülmektedir. 
Bu çalışmada grafen temelli alan etkili transistör (FET) üretimi gerçekleştirilmeye
çalışılmıştır. Bu üretim için gerekli olan tasarımın gerçekleştirilmesi için özgün bir PCB
kartı tasarlanmıştır. Ucuzluğun ön planda olması nedeniyle tasarımın baskı devre kartı ˘
üzerinde oluşturulması planlanmıştır. İki boyutlu malzeme olan grafenin üretimi CVD
cihazında oluşturulmuştur. Grafenin üretim aşamaları tamamlandıktan sonra PCB üzerine
transfer aşaması gerçekleştirilmiştir. Ancak grafen malzemesi PCB kartının yüzeyindeki
pürüzlülük nedeniyle düzgün yerleşme ve kontak alma konusunda ciddi problemlere neden
olmuştur. Bu problemlerden ötürü cihazın ölçümleri tamamlanmış fakat istenilen elektriksel
ölçümlere ulaşılamamıştır. Yapılan bu ucuz yollu kullan-at sensörlerin gelecekte yapılacak
olan sensör çalışmalarına alt yapı oluşturması hedeflenmiştir.

Abstract:
Graphene has recently become one of the most talked about topics. It stands out
with its features such as being the first 2-dimensional crystal discovered, being the thinnest
object ever obtained in the world, and being the best conductor known. Graphene, which is
described as one of the dizzying developments in materials science, is called the "material
that shapes the future". Scientists have emphasized that graphene raises the possibility of a
clean energy in the future. Transistors produced using graphene are more prominent than the
transistors used today because they have less molecular defects and features such as superior
conductivity. Channels in GFETs have unprecedented sensitivity that can be exploited in
a wide variety of applications including photosensing, magnetic sensing and biosensing.
Thanks to graphene, phones that can be bent as thin as paper without any volume, armor,
shields, etc., that are resistant to every heat that humanity can achieve. It is predicted that it can reach lighter and more robust aircraft due to its technology and 300 times stronger than
steel.
In this study, the production of graphene-based field-effect transistor (FET) was tried
to be realized. A unique PCB board has been designed to realize the design required for
this production. The design was planned to be created on the printed circuit board, due to
the low cost. The production of graphene, a two-dimensional material, was created in the
CVD device. After the production stages of graphene were completed, the transfer stage
was carried out on the PCB. However, graphene material caused serious problems in proper
placement and contacting due to the roughness of the PCB board's surface. Because of
these problems, the measurements of the device were completed, but the desired electrical
measurements could not be reached. It is aimed that these inexpensive disposable sensors
will form the infrastructure for future sensor studies.