İYTE Yoğun Madde Fiziği İzmir Toplantısı 11 Nisan 2014 Program ve Özet Kitapçığı Sizleri Yoğun Madde Fiziği (YMF)-İzmir Toplantısında aramızda görmekten büyük mutluluk duymaktayız. Bu yıl üçüncüsü düzenlenmekte olan YMF-İzmir toplantısının amacı Yoğun Madde Fiziği ve ilgili alanlardaki bilimsel çalışmalara katkıda bulunmak, bilim insanları arasındaki bilgi alışverişini hızlandırmak ve yeni bilimsel ortaklıklara vesile olmaktır. Bu toplantının düzenlenmesinde emeği geçen tüm komite üyelerine, gönüllü öğrenci arkadaşlarıma, tüm katılımcılara, maddi ve manevi her türlü katkıda bulunan İYTE Rektörlüğüne ve maddi katkıda bulunan sponsorlarımıza teşekkürü bir borç bilirim. Bu vesile ile bu toplantının tüm Türkiye çapında yoğun madde fiziği alanındaki bilimsel birikime katkıda bulunacağını düşünerek, YMF-İzmir toplantısının herkes için en güzel, en verimli şekilde geçmesi umudu ile iyi toplantılar dilerim. YMF-İzmir Toplantısı Düzenleme Komitesi adına Doç. Dr. Yusuf Selamet Sponsorlarımız Düzenleme Kurulu Oğuz Gülseren Bilkent Üniversitesi Mehmet Güneş Muğla Üniversitesi Hamza Polat Dokuz Eylül Üniversitesi Yusuf Selamet İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü Levent Subaşı İstanbul Teknik Üniversitesi Hadi Zareie İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü Bilim Kurulu İnanç Adagideli Ceyhun Bulutay Şinasi Ellialtıoğlu Tuğrul Senger İsmail Sökmen Raşit Turan Bilal Tanatar Sabancı Üniversitesi Bilkent Üniversitesi Orta Doğu Teknik Üniversitesi İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü Dokuz Eylül Üniversitesi Orta Doğu Teknik Üniversitesi Bilkent Üniversitesi Yerel Organizasyon Komitesi Özgür Çakır Cem Çelebi Devrim Güçlü İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü Ozan Arı İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü Merve Günnar İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü Dilce Özkendir İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü Erdi Kuşdemir İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü Aysu Özaras İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü Yasemin Keskin İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü Elif Bilgilisoy İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü Burak Erdal İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü Sevil Altuğ İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü Toplantı Programı (11 Nisan 2014) 08:30 - 09:00 Kayıt 09:00 - 09:15 Açılış Konuşmaları 1. Oturum Oturum Başkanı: John Reno 09:15 - 09:45 Ç01 Mehmet Özgür Öktel Landau-Zener Transition From a Topological Insulator to an Ordinary Insulator 09:45 - 10:15 Ç02 Pınar Doğan Growth of GaN Nanowires by Molecular Beam Epitaxy for LED Applications 10:15 - 10:30 S01 Levent Subaşı Superfluid Phases of Spin-Orbit Coupled Atomic Gases with in- and out-of-plane Zeeman fields 10:45 - 11:00 Çay Arası (Posterler) 2. Oturum Oturum Başkanı: Özgür Öktel 11:00 - 11:30 Ç03 Serkan Ateş Kuantum Anahtar Dağıtımı için Tek Foton Üretimi ve Manipülasyonu 11:30 - 11:45 S03 John Reno Few-Hole Double Quantum Dot in an Undoped GaAs/AlGaAs Heterostructure 11:45 - 12:00 S05 Ramazan Atalay Growth and Application of Group III-V Thin Films &Ternary Alloys 12:00 - 12:15 S06 Leyla Doğan Nanokristallerin Büyüklüğünün ve Kompozisyonlarının Eksiton Etkileşimleri ve Dinamikleri Üzerine Etkisi 12:15 - 12:30 S07 Hadi Zareie Assembly of nanoscale plasmonic structures 12:30 - 14:00 Yemek Arası (Posterler) 3. Oturum Oturum Başkanı: Nejat Bulut 14:00 - 14:30 Ç04 Numan Akdoğan Perpendicular exchange bias in magnetic multilayers 14:30 - 14:45 S08 Seda Aksoy Esinoğlu Ni-Mn-In nanoparçacık üretimi ve manyetik özelliklerinin incelenmesi S09 Mehtap Altay 14:45 - 15:00 V2PC Bileşiğinin Yapısal, Mekanik, Elektronik, Titreşimsel ve Termodinamik Özelliklerinin Ab-initio Yöntemle İncelenmesi 15:00 - 15:15 S10 Aslı Çakır Manyetik Şekil Bellekli Ni-Mn-Ga Alaşımlarında Inter-martenzitik Faz Geçişlerinin İncelenmesi 15:15 - 15:30 S11 Mehmet Batı Denge-Dışı Green Fonksiyonları: Rezonans Tünelleme Cihazı 15:30 - 15:45 Çay Arası (Posterler) 4. Oturum Oturum Başkanı: Tuğrul Senger 15:45 - 16:15 Ç05 Engin Durgun Güneş enerji kullanımında alternatif bir yöntem: Solar-Termal Pil ve Yakıtlar 16:15 - 16:30 S12 Haldun Sevinçli Grafen Nano-şeritlerde Termoelektrik Performansın Düzensizlik Sayesinde Artması 16:30 - 16:45 S13 Emre Ozan Polat Grafen Tabanlı Bükülebilir Yüksek Kontrast Elektrokromik Aygıtlar 16:45 - 17:00 S14 Elif Özçeri Ni İnce Film Yapısının ve KBB Büyütme Koşullarının Grafen Katman Sayısına Etkisi 17:00 - 17:15 S15 Fadıl İyikanat Ağır Metal Atomlarının Çift Tabakalı van der Waals Heteroyapılarda Difüzyonu 17:15 - 19:00 Kokteyl (Posterler) 19:30 Akşam Yemeği (İsteğe bağlı) YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 Ç01 Landau-Zener Transition From a Topological Insulator to an Ordinary Insulator Mehmet Özgur Oktel Department of Physics, Bilkent University, Ankara, TURKEY Cold atom realization of topological states promise in depth investigation of these novel phases in a highly controllable manner. With such a realization it would be possible to probe topological insulators with non-perturbative time dependent potentials. In this work, we investigate the transition from a topological insulator to an ordinary insulator by time-dependent modification of the parameters. Such a transition can never be adiabatic as topological numbers can only change through closing of the band gap. We find that a sudden switch from a topological to an ordinary insulator always transfers a universal Chern number of 1/6 per Dirac cone to an excited band, even when the number of excited particles is small. Focusing on the Haldane model, we calculate the edge currents and find that the edge current formation is a distinct precursor of the topological transition even in the ordinary insulator state. .. YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 Ç02 Growth of GaN Nanowires by Molecular Beam Epitaxy for LED Applications Pinar Dogan, Oliver Brandt, Raffaella Calarco, Lutz Geelhaar and Henning Riechert Paul-Drude-Institut für Festkörperelektronik, Hausvogteiplatz 5-7, 10117 Berlin, Germany Email: [email protected], web site: http://www.pdi-berlin.de III-Nitride semiconductors in the form of nanowires (NWs) offer several advantages for optoelectronic applications. Compared to conventional planar epitaxy, the growth of III- Nitride NWs offers the advantage that the monolithic integration of dissimilar materials is easier. The geometry of free-standing NWs grown on a substrate is characterized by the small interface area and the nearby free sidewalls. Thus, strain induced by lattice mismatch can elastically relax for a wider range of mismatches and thicknesses than in conventional planar layers. Also, dislocations are confined at the interface or are likely to bend to the sidewalls. Last, the coupling of light into and out of NWs is expected to differ substantially from the planar case, which may lead to higher external quantum efficiencies of optoelectronic devices. A particularly promising implementation of these advantages is the growth of III-Nitride semiconductor NWs in high crystal quality on Si substrates which could enable the fabrication of highly efficient light-emitting diodes on costeffective substrates. We grow GaN NWs on Si substrates by molecular beam epitaxy (MBE) and investigate NW properties that are essential for optoelectronic applications. GaN NWs have been grown under N-rich conditions. The self-induced GaN NWs nucleate as spherical-cap-shaped islands, and only at a critical diameter the nuclei adopt in a shape transition the nanowire morphology [1]. The coalescence of the NWs has been observed as they elongate as a result of NW misorientation. In view of the important consequenses of the NW misorientation, we have monitored both tilt and twist of the NWs by in situ reflection energy electron diffraction. The misorientation of the NWs is found to decrease monotonically during growth and is significantly reduced when the nucleation occurs on AlN instead of the bare Si(111) substrate. When the growth conditions have been changed from N-rich (for NW growth) to Ga-rich (for planar growth), we promote the pendeoepitaxial overgrowth of GaN NWs that extends the tips of the NWs laterally and leads to the formation of highquality GaN microcrystals [2]. The photoluminescence spectra of these microcrystals indicate that this GaN grown on Si is of exceptional structural quality. At the same time, existence of stacking faults in the pendeoepitaxially overgrown NWs leads us to study the spontaneous polarization of GaN experimentally [3]. In order to explore the potential of (In,Ga)N/GaN NW heterostructures for applications in light-emitting devices, we fabricated GaN NWs containing a pi-n diode with an (In,Ga)N/GaN multiple quantum well as the active region . (a) (b) (c) Figure 1. (a) Selectively-grown GaN NWs on Si, (b) cathodoluminescence map of GaN microcrystals formed by the pendeoepitaxial overgrowth of NWs, and (c) electroluminescence map of (In,Ga)N/GaN nano-LED. References: 1. V. Consonni, M. Hanke, M. Knelangen, L. Geelhaar, A. Trampert, and H. Riechert, Phys. Rev. B 83, 035310 (2011). 2. P. Dogan, O. Brandt, C. Pfüller, J. Lähnemann, U. Jahn, C. Roder, A. Trampert, L. Geelhaar, H. Riechert, Crystal Growth and Design 11, 4257-4260 (2011). 3. J. Laehnemann, O. Brandt, U. Jahn, C. Pfueller, C. Roder, P. Dogan, F. Grosse, A. Belabbes, F. Bechstedt, A. Trampert, L. Geelhaar, Physical Review B 86, 081302(R) (2012). YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 Ç03 Kuantum Anahtar Dağıtımı için Tek Foton Üretimi ve Manipülasyonu Serkan Ateş ve Muhammet Ali Can Kuantum Kriptoloji Grubu, Ulusal Elektronik ve Kriptoloji Araştırma Enstitüsü, TUBİTAK 41400 Gebze, Türkiye Kuantum anahtar dağıtımı gibi birçok uygulaması olan kuantum bilgi işleme bilimi için deterministik tekfoton kaynakları büyük önem taşırlar. Bu çalışmada, mikrodisk ve fotonik kristal gibi kavitelere gömülmüş kuantum nokta yapılardan yüksek verimlilikte tek-foton üretimi ve elde edilen bu fotonların dalgaboyu ile dalga şeklinin lineer-olmayan kristaller kullanılarak kontrol edilmesi gösterilecektir. Buna ek olarak kuantum anahtar dağıtımı uygulamaları da tartışılacaktır. Fotonlar çevreleriyle olan zayıf etkileşimlerinden dolayı üzerlerine kodlanmış olan bilginin uzun mesafelere taşınmasına olanak sağlayan ideal bir platform oluştururlar. Tek-foton ve dolanık foton çifti (entangled photon-pair) kaynakları kuantum kriptoloji ve kuantum hesaplama gibi kuantum enformasyon teknolojileri alanındaki uygulamalar için önemli önkoşullardandır. Bilinen önemli tekfoton kaynakları arasında tek moleküller, elmas kristalindeki nitrojen boşluğu merkezleri (NV centers) ve bu çalışmanın da konusu olan yarıiletken kuantum noktalar sayılabilir. Kuantum noktaların en temel özelliği tek atomlarda olduğu gibi enerji seviyelerinin ayrık olmasından dolayı tek foton üretimi için hayli elverişli olmalarıdır. Ayrıca üretimlerinin şu anki yarı iletken üretim teknolojileri ile uyumlu olmaları ve optiksel olduğu kadar elektriksel olarak da uyarılabilmeleri, kuantum noktaların fotonik devrelere ve değişik nanofotonik yapılara kolayca entegre edilebilmesine olanak sağlamaktadır. Kuantum noktaların böyle önemli özelliklerinin yanında aşılması gereken teknik bir problem şudur ki bu yapılardan üretilen fotonların, ancak % 1’nin kullanıma elverişli bir şekilde toplanabilmesidir. Çalışmamızda, bu sorunu aşmak için kuantum yapılar üretilen fotonları tek bir yöne doğru iletebilecek değişik mikro/nanofotonik oyuklara entegre edilerek verimin % 25 lere çıkması sağlanmıştır [1]. Bu yüksek verimliliğin ilk uygulaması olarak, 980 nm dalga boyunda elde fotonların dalgaboyu “periyodik olarak kutuplanmış Lithium Niobate (PPLN)” kristali kullanılarak 600 nm’ye kontrollü bir şekilde dönüştürülmüştür [2]. Bu tür tek-foton seviyesinde frekans dönüşümü, değişik kuantum sistemlerinin birçok uygulamada birlikte kullanımı için büyük fırsat oluşturmaktadır. Ek olarak, PPLN üzerinde “parametric downconversion” işlemiyle telekom dalga boyunda dolanık foton çifti (entangled photon-pairs) üretimi ve bu fotonların kullanılacağı fibertabanlı kuantum anahtar dağıtımı uygulamaları üzerine yapılan çalışmalar da bahsedilecektir. Şekil 1: Verimli tek-foton üretimi için kullanılan kuantum noktaların gömülü olduğu mikrodisk ve fotonik krista oyuk yapıları Kaynakça 1. Serkan Ates, Imad Agha, Angelo Gulinatti, Ivan Rech, Antonio Badolato, and Kartik Srinivasan, “Improving the performance of bright quantum dot single photon sources using amplitude modulation”, Scientific Reports, 3, 1397 (2013). 2. Serkan Ates, Imad Agha, Angelo Gulinatti, Ivan Rech, Matthew T. Rakher, Antonio Badolato, and Kartik Srinivasan, “Two-photon interference using background-free quantum frequency conversion of single photons from a semiconductor quantum dot, Physical Review Letters, 109, 147405 (2012). .. YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 Ç04 Perpendicular Exchange Bias in Magnetic Multilayers Numan Akdoğan* Gebze Institute of Technology, Department of Physics, 41400 Kocaeli, Turkey [email protected] Exchange bias (EB) is shift of the hysteresis loop along the magnetic field axis, in either negative or positive direction, due to interfacial exchange coupling between ferromagnetic (FM) and antiferromagnetic (AFM) layers after magnetic field cooling of the system below the Néel temperature of AFM [1]. EB is usually studied in FM/AFM bilayers with the easy magnetization axis in the film plane [2-6]. However, due to demand of ultrahigh capacity in magnetic storage devices, investigation of EB in perpendicularly magnetized systems has recently received considerable attention [7]. In this talk, I will present perpendicular exchange bias has been manipulated by changing ferromagnetic film thickness and spacer layer in Pt/Co/(Pt,Cr)/CoO thin films. The exchange bias characteristics, blocking temperature, and magnetization of thin films strongly depend on the spacer layer (Pt,Cr) between ferromagnetic and antiferromagnetic layers. While Pt/Co/Pt/CoO thin films show perpendicular exchange bias, Pt/Co/Cr/CoO has exchange bias with easy magnetization axis in the film plane. We have also observed very small hysteretic behavior from the hard axis magnetization curve of Pt/Co/Cr/CoO film. This can be attributed to misalignment of the sample or small perpendicular contribution from Pt/Co bottom interface. We have also investigated the temperature and spacer layer dependent exchange bias properties of the samples. We observed higher HEB and HC for the thicker Co layer in the Pt/Co/Pt/CoO sample. In addition, onset of exchange bias effect starts at much lower temperatures for Pt/Co/Cr/CoO thin film. This clearly shows that Cr spacer layer not only removes the perpendicular exchange bias, but also reduces the exchange interaction between Co and CoO and thus lowers the TB. *Work performed together with: M. Öztürk, A. Yağmur, E. Demirci, M. Erkovan and O. Öztürk. This work was supported by TÜBİTAK (The Scientific and Technological Research Council of Turkey) through the project number 112T857. References 1) W. Meiklejohn, C. P. Bean, Phys. Rev. 102, 1413 (1956). 2) N. Akdoğan, S. Kazan, B. Aktaş, M. Özdemir, H. İnam, M. Obaida, J. Dudek, K. Westerholt, J. Magn. Magn. Mater. 323 (2011) 346. 3) M. Öztürk, E. Sınır, E. Demirci, M. Erkovan, O. Öztürk, N. Akdoğan, J. Appl. Phys. 112 (2012) 093911. 4) M. Öztürk, E. Demirci, R. Topkaya, S. Kazan, N. Akdoğan, M. Obaida, K. Westerholt, J. Supercond. Nov. Magn. 25 (2012) 2597. 5) E. Demirci, M. Öztürk, R. Topkaya, S. Kazan, N. Akdoğan, M. Obaida, K. Westerholt, J. Supercond. Nov. Magn. 25 (2012) 2591. 6) E. Demirci, M. Öztürk, E. Sınır, U. Ulucan, N. Akdoğan, O. Öztürk, M. Erkovan, Thin Solid Films 550, (2014) 595–601. 7) N. Akdoğan, A. Yağmur, M. Öztürk, E. Demirci, O. Öztürk, M. Erkovan, J. Magn. Magn. Mater. Accepted (2014) http://dx.doi.org/10.1016/j.jmmm.2014.03.036. .. YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 Ç05 Güneş Enerji Kullanımında Alternatif Bir Yöntem: Solar-Termal Pil ve Yakıtlar Engin Durgun Bilkent Üniversitesi, UNAM-Ulusal Nanoteknoloji Araştırma Merkezi ve Malzeme Bilimleri ve Nanoteknoloji Enstitüsü, 06800, Ankara Sürekli artan enerji gereksinimi ve bunun beraberinde getirdiği çevresel etkiler, güneşin temiz ve yenilenebilir enerji kaynağı olarak etkin kullanımını çağımızın en önemli hedeflerinden biri haline getirmiştir. Güneş ışığını kullanılabilir enerji formuna dönüştürebilmek için fotokatalitik işlemler, yapay fotosentez, fotovoltaik uygulamalar gibi stratejiler geliştirilmiştir. Bunlara alternatif bir yöntem de güneş enerjisini direk olarak fotoisomerize olabilen moleküler sistemlerin kimyasal bağlarında depolamaktır. Fotoanahtar (photoswitchable) olarak adlandırılan bu moleküller (trans/cis-azobenzen, vb.) belli dalga boyunda güneş ışığına maruz kaldıklarında farklı yarı-kararlı isomer formuna dönüşürler ve bu şekilde güneş enerjisini kimyasal bağlarında depolarlar. Daha sonra bu enerji dışardan tetikleme ile sisteme ısı olarak geri verilebilir. (Şekil 1) Hem fotoisomerizasyon hem de ısının serbest bırakılması defalarca tekrarlanabilen kapalı bir döngü içinde kimyasal yapıda herhangi bir değişikliğe neden olmadan gerçekleşir. Bu yaklaşımın avantajları, aynı malzemenin enerjiyi dönüştürüp depolaması nedeniyle herhangi bir emisyonun olmaması, şarj edilebilirlik, kolay depolama, rahat taşınabilirlik ve istenildiği zaman kullanım olarak özetlenebilir. Kullanılacak moleküler sistemin ideal olarak ucuz, toksik olmayan, bol bulunan bir malzeme olması ve döngüyü bozulmadan defalarca tekrar edebilir olması gerekmektedir. Bu fikir daha önceleri organik moleküller için ortaya atılsa da degradasyon, foto-isomerin kararsız yapıda olması (raf ömrünün az olması), düşük enerji yoğunluğu ve yüksek maliyet gibi nedenlerle uygulanabilir bulunmamıştır. Yakın zaman önce sentezlenen Ru tabanlı organometalik bir bileşik (tetracarbonyldirutheniumfulvalene) özellikle bozunmadan defalarca geri dönüştürülebilmesi nedeniyle güneş yakıtlarına canlandırmıştır. olan ilgiyi yeniden Şekil 1: Azobenzen molekülünün ısı-salınım geri (cistrans) reaksiyonu Bizim amacımız yeni moleküler tasarımlarla bilinen foto-dönüşüm yapabilen moleküllerin pratik uygulamalarda kullanılabilecek güneş yakıtlarına dönüşebileceğini göstermektir.[1] Bu şekilde hem enerji yoğunluğu hem de kararlılık sürelerinin aynı anda artırılabilir. Temel strateji şablon (template) kullanarak ya da molekülleri zincir, halka gibi formlara sokarak yapı üzerindeki gerilimi ve paketleme yoğunluğunu artırmak, bu parametreleri değiştirerek sistemin istenilen özellikleri kazanmasını sağlamaktır. Bu çalışmada azobenzen ve stilben gibi organik moleküllerden başlanarak, hassas ab initio (ilk prensip) tekniklerle bilgisayar ortamında farklı yapılar modellenmiş, depoladıkları enerji (∆H) ve ısı salınım reaksiyon bariyerleri (Ea) hesaplanmıştır. Elde ettiğimiz sonuçlar enerji depolama yoğunlukları yeterli ve raf ömrü uzun solar-termal pil/yakıtların tasarımları öngörmektedir. Kaynakça E. Durgun, J. C. Grossman, “Photoswichable Molecular Rings for Solar-Thermal Energy Storage”, Journal of Physical Chemistry Letters 4, 854–860 (2013). 1. .. YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 S01 Superfluid Phases of Spin-Orbit Coupled Atomic Gases with in- and out-of-plane Zeeman fields Ahmet Levent Subasi İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Kimya Bölümü, 35430 İzmir, Türkiye The advances in atomic gas systems offer the possibility of engineering artificial gauge fields with laser fields.[1] We study the effects of in- and out-of-plane Zeeman fields on the BCS-BEC evolution of a Fermi gas with equal Rashba-Dresselhaus spin-orbit coupling. [2] We distinguish among different superfluid phases with respect to the topology of the momentum-space regions with zero excitation energy. The changes in the topology of the these regions signal a quantum phase transition, and leave their signatures on measurable quantities like momentum distribution. We also analyze the possibility of Fulde-Ferrell-Larkin- Ovchinnikov (FFLO)-like nonuniform superfluid phases with finite center-of-mass momentum and obtain a phase diagram. Recently, it has been reported that a similar topological FuldeFerrell state can be stabilized in such a 2D Fermi gas [4] and that Majorana fermions can exist in certain types of gapped FFLO states. [3] . REFERANCES [1] Y.-J. Lin et al, Nature (London) 471, 83 (2011) [2] M. Iskin and A.L. Subasi, Phys. Rev. A 87, 063627 (2013) [3] C. Qu et al. Nature Communications 4, 2710 (2013) [4] W. Zhang and W. Yi, Nature Communications 4, 2711 (2013) .. YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 S03 Few-Hole Double Quantum Dot in an Undoped GaAs/AlGaAs Heterostructure John L. Reno, Lisa A. Tracy, and Terry W. Hargett Center for Integrated Nanotechnologies Sandia National Laboratories One of the leading candidates for a solid-state quantum bit is the spin of a single electron confined in a semiconductor. The pioneering initial experiments demonstrating coherent control of individual electron spins in quantum dots utilized high-mobility two-dimensional (2D) electron systems in GaAs/AlGaAs heterostructures. The major source of decoherence in such experiments is coupling between electron spins and nuclear spins in the host GaAs semiconductor. It has been proposed that hole spins in GaAs would be better suited for such experiments due to a lesser coupling between hole and nuclear spins. We demonstrate a hole double quantum dot in an undoped GaAs/AlGaAs heterostructure. The interdot coupling can be tuned over a wide range, from formation of a large single dot to two well-isolated quantum dots. Using charge sensing via an adjacent quantum point contact, we show the ability to completely empty the dot of holes and control the charge occupation in the few-hole regime. The device should allow for control of individual hole spins in single and double quantum dots in GaAs. This work was performed at the Center for Integrated Nanotechnologies, a U.S. Department of Energy, Office of Basic Energy Sciences user facility. Sandia National Laboratories is a multi-program laboratory managed and operated by Sandia Corporation, a wholly owned subsidiary of Lockheed Martin Corporation, for the U.S. Department of Energy's National Nuclear Security Administration under contract DE-AC0494AL85000. .. YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 S05 Growth and Application of Group III-V Thin Films &Ternary Alloys Ramazan Atalay Department of Biomedical Enginering, Gediz University This presentation will introduce and discuss growth techniques and application areas of group III-V thin films and ternary alloys – InN and InGaN, respectively. The dependencies of local- and long-range ordering, optical, and optoelectronic properties as well as surface morphologies of InN layers grown either directly on Sapphire (0001) substrates or on MOCVD-grown GaN/Sapphire (0001) templates under different growth conditions will be presented. In addition, the growth mechanism and growth parameters of InN epilayers, the current challenges on the growth of ternary structures will be discussed. Integrating the unique birefringent properties of InGaN in nonlinear optical confined heterostructures requires the epitaxial growths of InGaN epilayers by Chemical Vapor Deposition (CVD). A brief assessment on the requirements in the formation of such confined heterostructures is given - together with an evaluation of suited precursors, processing conditions, and CVD reactor configuration. KEYWORDS: InN, X-ray diffraction, Raman spectroscopy, IR spectroscopy, InGaN, CVD .. YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 S06 Nanokristallerin Büyüklüğünün ve Kompozisyonlarının Eksiton Etkileşimleri ve Dinamikleri Üzerine Etkisi Leyla ERAL DOĞAN, Serdar ÖZÇELİK İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Kimya Bölümü, 35430 İzmir, Türkiye Bu çalışmada zaman çözünürlüklü floresans spektroskopisi kullanılarak CdTe, CdTe/CdS nanokristallerinin büyüklüğünün, ZnxCd1-xTe üçlü nanoalaşımların büyüklüklerinin ve kompozisyonlarının eksiton etkileşimleri ve dinamikleri üzerine etkisi incelenmiştir. Nanokristaller 400 nm’de uyarılmış ve laser gücü 1-100 mW aralığında değiştirilmiştir. Parçacıklardaki eksiton bozunma sinyali çoklu-üstel davranış göstermektedir. Hızlı ve yavaş işlemlerin bozunma süreleri küresel analiz yöntemi ile elde edilmiştir. Bozunma spektrumu ve gevşeme sürelerinin nanokistallerin büyüklüğü, bileşimleri ve uygulanan lazer gücüyle değiştiği gözlenmiştir. Nanokristallerdeki eksiton hızlı bozunma sürelerinin pikosaniye ölçeğinde, yavaş bozunma sürelerinin nanosaniye ölçeğinde olduğu görülmüştür. Kuantum noktaların (QDS) geniş uyarım ve yayım spektrumları, fotokararlılığı ve bozunma ömrü kuantum noktaların farklı uygulamalarını ön plana çıkarır. Kuantum noktalar ışık yayan diyot (LED) [1,2] biyolojik etiket[3] ve fotovoltaik[4,5] gibi temel bilim ve teknoloji uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Islak kimya yöntemi ile sentezlenen CdTe, CdTe/CdS ikili nanokristallerin ve ZnxCd1-xTe üçlü nanoalaşımların büyüklüklerinin ve kompozisyonlarının eksiton etkileşimleri ve dinamikleri üzerine etkisi incelenmiştir. Lazer atımı 1015 foton/cm2 olduğunda eksiton etkileşimleri, foton çıkış sinyalini yükseltmektedir. Enerji yoğunluğu ve foton yoğunluğu nanokristallerde oluşan eksiton sayısını etkilemektedir. Eksiton yarı ömürleri piko-saniye ile nano-saniye aralığındadır. Bozunma spektrumları lazer gücünden, nanokristal boyut ve komposizyonundan etkilenmektedir. Lazer gücü arttıkça, özellikle ZnxCd1-xTe üçlü alaşım sistemlerinde yeni eksitonik durumlar oluşmaktadır. Nanokristallerde lazer gücüne bağlı olarak çoklu-eksitonlar yaratılmıştır. Küçük nanokristaller büyük nanokristallere kıyasla yüksek lazer gücü altında güçlü eksiton-eksiton etkileşimleri sergilemektedir (Şekil 1). Büyük nanokristallerde ise daha düşük eksiton yoğunluğundan dolayı eksiton-eksiton etkileşimi azalmaktadır. Şekil 1 Zn0.12Cd0.88Te (4.5±1.4 nm) ve Zn0.18Cd0.82Te (9.5±2.4 nm) nanoalaşımların laser gücüne bağlı olarak zaman çözünürlüklü emisyon spekturumu Kaynakça 1. V.L.Colvin, M.C. Schlamp, A.P. Alivisatos, "Light-Emitting Diodes Made from Cadmium Selenide Nanocrystals and A Semiconducting Polymer”, Nature 370, 354-357 (1994). 2.N.Tessler, V. Medvedev, M. Kazes, S.H. Kan, U. Banin, “Efficient near-infrared polymer emitting diodes”, Science 295, 1506-1508 (2002). 3. M. Bruchez, M. Moronne, P. Gin, S. Weiss, A.P. Alivisatos,“Semiconductor Nanocrystals as Fluorescent Biological Labels”, Science, 281, 2013-2016 (1998). 4. A. J. Nozik, “Exciton Multiplication and Relaxation Dynamics in Quantum Dots: Applications to Ultrahigh-Efficiency Solar Photon Conversion”, Inorganic Chemistry, 44, 6893-6899 (2005). 5. B. Farrow, P.V. Kamat, “CdSe Quantum Dot Sensitized Solar Cells. Shuttling Electrons Through Stacked Carbon Nanocups”, Journal of the American Chemical Society, 131, 11124- (2009). YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 S07 Assembly of Nanoscale Plasmonic Structures M. Hadi Zareie Department of Material Science and Engineering, Izmir Institute of Technology, Gulbahce, Urla, 351430, Izmir, Turkey Gold nanorods have strongly anisotropic optical properties which can be conceivably exploited in nanoscale biosensing devices. Here we present a study of the streptavidin-mediated self-assembly of rods with a diameter of ~20 nm and length of ~40 nm onto various substrates. We present different strategies for the preparation of such assemblies of nanorods, and show that chains or arrays can be deposited on substrates under appropriate conditions of nanorod and protein concentration, and of ratio of disulfide-modified biotin. In one scheme short chains were prepared in solution using biotin end-capped nanorods and streptavidin as a linker. In the second, micron-scale assemblies of nanorods were constructed on a gold substrate modified with a streptavidin linker layer that was formed on the self-assembled monolayers of mixed biotin disulfide and 1,4phenylenedimethanethiol. Scanning electron and atomic force microscopy were used to characterize the size, shape and orientation of nano-rod assemblies. YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 S08 Ni-Mn-In Nanoparçacık Üretimi ve Manyetik Özelliklerinin İncelenmesi Seda Aksoy Esinoğlu İstanbul Teknik Üniversitesi, Fizik Mühendisliği Bölümü, 34469, İstanbul Ni50Mn34In16 Heusler nanoparçacıkları lazer ablasyon buharlaştırma tekniği kullanılarak femtosaniye lazer ile saf su içerisinde üretilmiştir. Üretilen parçacıklar elektron mikroskobu ile karakterize edildikten sonra manyetik özellikleri sıcaklığa bağlı mıknatıslanma ve manyetik alana bağlı mıknatıslanma ölçümleri ile incelenmiştir. Ortalama parçacık boyutu 28 nm olup, bu parçacıkların manyetik alana bağlı yapısal geçiş özelliğini koruduğu görülmüştür. Ferromanyetik Ni-Mn-X (X:Ga, In, Sn, Sb) Heusler alaşımları birinci dereceden martensitik geçiş gösterirler. Hacimsel alaşımların birçoğunda manyetik alana bağlı olarak ortaya çıkan şekil hafıza etkisi, superelastiklik ve manyetokalorik etki gibi özellikler görülmektedir [1,2]. Heusler alaşımlarının nano boyuttaki özellikleri genellikle üretilen ince filmler ile veya micro boyuttaki şeritler ile incelenmiştir. Bu çalışmalarda, hacimsel alaşımlara göre Curie sıcaklığının arttığı ve martensitik geçiş sıcaklığının düştüğü görülmüştür [3,4]. Bu çalışmada, stokiyometri dışı Heusler nanoparçacıkları ilk defa lazer ablasyon yöntemi kullanılarak üretilmiş ve karakterize edilmiştir. Üretilen parçacıkların yapısı Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ve Geçirmeli Elektron Mikroskobu (TEM) kullanılarak incelenmiştir. Ortalama 28 nm büyüklüğünde parçacıklar ile birlikte 50 nm büyüklüğünde kümelenmiş küresel parçacıklarda görülmüştür. Manyetik özellikler, sıcaklığa bağlı mıknatıslanma ve manyetik alana bağlı mıknatıslanma ölçümleri ile incelenmiştir. Martensitik geçiş sıcaklığı 250 K civarında olup Curie sıcaklığı oda sıcaklığının üzerindedir. Şekil 1: Ni50Mn34In16 nanoparçacık TEM resmi. Kaynakça 1. T. Krenke, E. Duman, M. Acet, E. F. Wassermann, X. Moya, L. Manosa, A. Planes, E. Suard, B. Quladdiaf, “Magnetic superelasticity and inverse magnetocaloric effect in Ni-Mn-In”, Physical Review B 75, 104414 (2007). 2. T. Krenke, M. Acet, E. F. Wassermann, X. Moya, L. Manosa, A. Planes, "Inverse magnetocaloric effect in ferromagnetic Ni-Mn-Sn alloys", Nature Materials, 4, 450 (2005). 3. A. Hakola, O. Heczko, A. Jaakkola, T. Kajava, K. Ullakko, “Pulsed laser deposition of NiMnGa thin films on silicon”, Applied Physics A, 79, 1505 (2004) 4. P. G. Tello, F. J. Castano, R. C. O’Handley, S. M. Allen, M. Esteve, F. Castano, A. Labarta, X. Batlle, “Ni-Mn-Ga thin films produced by pulsed laser deposition”, Journal of Applied Physics, 91, 8234 (2002). .. YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 S09 V2PC Bileşiğinin Yapısal, Mekanik, Elektronik, Titreşimsel ve Termodinamik Özelliklerinin Ab-initio Yöntemle İncelenmesi Mehtap Altay1, Kemal Çolakoğlu1, Yasemin Öztekin Çiftci1, Gökhan Sürücü1 1 Gazi Üniversitesi, FenFakültesi, Fizik Bölümü, 06500, Ankara, TÜRKİYE Bu çalışmada hekzagonal (P63/mmc (#194)) yapılı V2PC bileşiğinin taban durum özellikleri Yoğunluk Fonksiyonel Teorisi (DFT) dahilinde Genelleştirilmiş Gradyent Yaklaşımı (GGA) temel alınarak VASP paket programı kullanılarak incelendi. Hesaplamalarda potansiyel olarak ultrasoft psedopotansiyel kullanıldı. Önce örgü sabiti (a), Bulk modülü (B) ve Bulk modülünün basınç türevi (B') Murnaghan hal denklemini ile toplam enerji datasına fit edilerek bulundu ve eldeki verilerle kıyaslandı. Band yapısı ve durum yoğunluğu (DOS) hesaplanarak yorumlandı. Elastik sabitler “zor-zorlama” yöntemi kullanılarak hesaplandı. Elastik sabitlerinden elde edilen veriler yardımı ile Zener Anizotropi faktörü(A), Young modülü(E), Poisson oranı(V) gibi diğer mekaniksel özellikler hesaplandı. Hesaplanan fonon spektrumu eğrileri ve onunla ilgili DOS değerleri hesaplandı. Fonon frekans değerleri pozitif bulunduğu için çalışılan yapının dinamiksel olarak da kararlı olduğu doğrulandı. Hesaplamalar sonucunda elde edilen değerler literatür ile karşılaştırıldı, pek çok özelliğin deneysel ve teorik çalışmalarla uyumlu olduğu görüldü. MAX faz olarak adlandırılan kristaller hekzagonal yapıda olup 194 uzay grubunda P63/mmc yapısında kararlıdır. Mn+1AXn n=1, 2, 3 değerlerini alabilir. M=Geçiş elementlerinin ilk kısmı, A=A grubu elementler, X=C veya N olabilir [1]. Bu MAX fazları bu kadar etkileyici yapan fiziksel, kimyasal, elektriksel ve mekaniksel özelliklerinin yanı sıra metal ve seramik karakteristik göstermeleridir. MAX fazlar katı, hafif, yüksek esneklik özelliğine sahip ve sert bir yapıdadır. MAX fazlar sert bir yapıda olmasına rağmen kolayca işlenebilirler. Ucuz hammaddelerden ortaya çıkan, oksidasyona ve korozyona karşı dirençli, yüksek termal ve elektriksel iletkenlik özelliğinin yanı sıra termal şok özelliği sergileyen havada 1300ºC’ye kadar dayanabilme özelliğine sahiptirler [2]. Bu çalışmada GGA yaklaşımı kullanılmıştır. Hesaplamalarda kesilim enerjisi 800eV ve 16x16x5 Monkhorst-Pack knoktası ağı kullanılmıştır. V2PC’nin toplam enerjisi minimize edilerek ve Murnaghan hal denklemine fit edilerek örgü sabiti (a), Bulk modülü (B) ve Bulk modülünün basınca göre türevi (B') ve oluşum entalpisi (ΔH°) teorik olarak bulundu ve sonuçlar Tablo 1 de diğer deneysel ve teorik çalışmalarla verilmiştir. Tablo 1: V2PC için yapısal parametreler a(Aº) c(Aº) B(GPa) B' ΔH° (eV/atom) Bu çalışma Teori [3] [4] Teori Teori [5] Deneysel[6] 3.07 3.06 3.07 3.06 3.07 10.88 10.82 10.88 10.82 10.91 238 226 222 - 4.32 4.16 4.04 - -0.71 - V2PC kristalinin hesaplanan örgü sabiti kullanılarak Brillouin bölgesinin yüksek simetri noktalarında elektronik band yapısı ve DOS elde edildi. Şekil 1: Elektronik Band Yapısı Tablo 2: V2PC için elastik sabitleri C11 C12 C13 C33 Bu çalışma 387 122 174 388 Teori [4] 363 115 163 385 Teori [5] 376 121 153 383 C44 211 206 211 C66 131 - Katının elastik sabitleri (Cij); Bulk modülü, shear modülü, Young modülü ve Poisson oranı gibi mekaniksel özellikleri elde etmek için önemli bir parametredir. Elastik sabitleri zor-zorlanma yöntemine göre hesaplandı ve mekanik kararlılık şartlarını sağladığı görüldü. Fonon spektrum hesaplamaları PHONOPY kodu yardımıyla Lineer response yöntemiyle hesaplandı. Süper-hücre olarak 2x1x1 kullanılarak fonon frekansları, fonon DOS ve termodinamik özellikler elde etmek edildi. Kaynakça 1. Sun. Z. M.,Inter. Mat. Rev.,56,3,143-166, (2011). 2. Barsoum, M. W., Ame.an Sci., 89, 334-343 (2001). 3. Medkour.Y.,Comp. Mat.Sci.48:174–178 (2010). 4. Bouhemadou. A., Physica B, 406: 2851–2857 (2011). 5. Liao. T.,J. Mater. Res.,24-2,(2009) 6. Barsoum,W.,Prog. Solid State Chem. 28, 201 (2000) YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 S10 Manyetik Şekil Bellekli Ni-Mn-Ga Alaşımlarında Inter-martenzitik Faz Geçişlerinin İncelenmesi Aslı Çakır 1, Lara Righi 2, Franca Albertini 3,Mehmet Acet 4, Michael Farle 4, Selçuk Aktürk 1 1. Fizik Bölümü, Muğla Üniversitesi, Muğla, Türkiye 2. Chemistry Department, Parma University, Parma, Italy 3. IMEM, National Research Council, Parma, Italy 4. Physics Department, Duisburg-Essen University, Duisburg, Germany Manyetik şekil belleğine sahip Heusler alaşımları martenzitik faz geçişinden kaynaklanan kompleks manyeto-yapısal özellikleri ile bilinirler.[1] Martenzitik faz geçişi yüksek sıcaklık östenit yapı ile düşük sıcaklık martenzit fazı arasında gerçekleşir. Bazı çalışmalarda östenit-martenzit faz geçişinin yanı sıra, sıcaklığa ve kompozisyona bağlı olarak bir martenzit fazdan diğerine geçiş (intermartensitic phase transformation) gözlenmiştir.[1-4] Ni-Mn-Ga Heusler alaşımlarının uygulama alanlarında her bir martenzitik faza göre malzemenin özellikleri değiştiği için, malzemenin hangi sıcaklık aralığında hangi fazda olduğunun bilinmesi önemlidir. Bu çalışmada kritik bir valans elektron konsantrasyonu aralığında hazırlanan Ni50Mn50-xGax alaşımlarının sıcaklığa bağlı manyetizasyon, direnç ve x-ışını kırınım ölçümleri alınarak kritik geçiş sıcaklıkları ve özellikle martenzit-martenzit geçiş sıcaklıkları belirlendi. Rietveld arıtımı yapılan x-ışını kırınım sonuçlarından martezitik fazlara ait yapısal parametreler belirlendi. Arıtımlardan elde edilen sonuçlarla manyetizasyon ve direnç ölçümlerinden belirlenen geçiş sıcaklıklarının uyumlu olduğu görülmüş ve bu geçiş sıcaklıklarına göre Ni50Mn50-xGax (12≤x≤25) alaşımlarının valans elektron konsantrasyonuna bağlı faz diyagramı elde edilmiştir. Kaynakça 1. M. Acet, L. Manosa, A. Planes, “Magnetic field Induced Effects in Martensitic Heusler-Based Magnetic Shape Memory Alloys”, in Handbook of Magnetic Materials Vol. 19c, pp. 231–289 (2011). 2. V. V. Khovailo, K. Oikawa, C. Wedel, T. Takagi, T. Abe, K. Sugiyama, “Influence of Intermartensitic Transitions on Transport Properties of Ni2.16Mn0.84Ga Alloy” J. Phys.: Condens. Matter 16, 1951 (2004) 3. V. V. Kokorin, A. O. Perekos, A. A. Tshcherba, O. M. Babiy, T. V. Efimova, “Intermartensitic Phase Transition in Ni-Mn-Ga Alloy, Magnetic field Effect”, J. Magn. Magn. Mater. 302, 34 (2006) 4. V. A. Chernenko, C. Segu_ı, E. Cesari, J. Pons, V. V. Kokorin, “Sequence of Martensitic Transformations in Ni-Mn-Ga Alloys”, Phys.Rev. B 57, 2659 (1998). 5. Sozinov, A. A. Likhachev, N. Lanska, K. Ullakko, “Crystal Structures and Magnetic Anisotropy Properties of Ni-Mn-Ga Martensitic Phases with Giant Magnetic-Field-Induced Strain”, Appl. Phys. Lett. 80, 1746 (2002). .. YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 S11 Denge-Dışı Green Fonksiyonları: Rezonans Tünelleme Cihazı Mehmet BATI, Kadir AKGÜNGÖR, Serpil ŞAKİROĞLU ve İsmail SÖKMEN Dokuz Eylül Üniversitesi Fizik Bölümü, 35390 İzmir Denge-dışı Green fonksiyonları (NEGF), açık mezoskopik ve nano-ölçekli cihazların kuantum taşınımını modellemede kullanılan etkin bir yöntemdir. Bu çalışmada, NEGF metodunun kuantum taşınım hesaplarında kullanımı araştırılmıştır. Simülasyon rezonans tünelleme cihazı için gerçekleştirilmiştir. Farklı Fermi seviyelerindeki kontaklar öz-enerji fonksiyonları kullanılarak rezervuarlara bağlanarak ilgilenilen devre bölgesi için çözüm yapılmıştır. NEGF ile cihazın iletim katsayısı ile akım voltaj karakteristiği incelenmiştir. Düşük boyutlu sistemlerin fizik ve teknolojisindeki son dönem gelişmelerine, yüksek mobiliteli ikiboyutlu elektron gazının (2DEG) özelliklerinin araştırılması eşlik etmiştir [1,2]. Bu araştırma alanında özel ilgi yüksek manyetik alan varlığında 2DEG realistik devrelerin davranışlarının incelenmesi üzerine yoğunlaşmıştır [3]. Bu yapıların kuantum seviye simülasyon yaklaşımları güçlü hesaplama araçları gerektirmektedir [4]. Son yıllarda, saçılma mekanizmalarını ve açık sınır koşullarını uygun bir şekilde ele alabilmesi ile dengedışı Green fonksiyonları (NEGF) yaklaşımları nanoölçekli devrelerin taşınım modelleri için yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır [5-7]. Şekil 1: NEGF formalizmi ile rezonans tünelleme diyotunun incelenmesi: Farklı bariyer yükseklikleri için akım voltaj karakteristiği. NEGF formalizmi kullanılarak MOSFET’ler, nanoteller, nanotüpler gibi çeşitli nano-cihazların simülasyonları gerçekleştirilebilir. Bu çalışmada GaAs/AlGaAs rezonans tünelleme cihazı (Rezonans tünelleme diyotu) incelenmiştir. (Şekil-1). Bu tip sistemlerin incelenmesinde durumlar yoğunluğu (DOS), İletim katsayısı, akım voltaj karakteristiklerinin incelenmesi önem arz eder. Bu çalışmada, bir boyutlu rezonans tünelleme cihazı için uzay kesikleştirilmesi ve öz-enerji matrislerinin tanımlanması sonlu farklar metodu (FDM) ile yapılmış, iletim katsayısı enerji değişimi ve akım voltaj karakteristikleri elde edilmiştir. Daha karmaşık geometrilerdeki çalışmalarda gerekli görüldüğünde sonlu elemanlar (FEM) yöntemi kullanılacaktır. Kaynakça 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. K. v. Klitzing, “Physics and application of the quantum Hall effect”, Physica B 204, 111 (1995). Y. Lee, M. J. McLenna,n and S. Datta, "Anamalous Rxx in the Quantum Hall Regime," Phys. Rev. B 43, 14333 (1991). A. Cresti, G. Grosso, and G. P. Parravicini, “Analytic and numeric Green's functions for a two-dimensional electron gas in an orthogonal magnetic field”, Annals of Physics 321, 1075 (2006). S. Datta, “Nanoscale device modeling: the Green’s function method”, Superlattices and Microstructures 28, 253 (2000). D. Guan, U. Ravaioli, R. W. Giannetta, M. Hannan, I. Adesida, and M. R. Melloch, “Nonequilibrium Green’s function method for a quantum Hall device in a magnetic field”, Phys. Rev. B 67, 20532 (2003). S. Sakr, E. Warde, M. Tchernycheva, and F. H. Julien “Ballistic transport in GaN/AlGaN resonant tunneling diodes” Journal of Applied Physics 109, 023717 (2011). E. Polizzi and S. Datta, "Multidimensional Nanoscale device modeling: the Finite Element Method applied to the Non-Equilibrium Green's Function formalism", IEEE-NANO 2003 Third IEEE Conference on Nanotechnology 2, 40 (2003). 1 YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 S12 Grafen Nano-şeritlerde Termoelektrik Performansın Düzensizlik Sayesinde Artması Hâldun Sevinçli İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü, 35430 İzmir Isıl ve elektriksel enerjinin birbirine direkt dönüşümüne olanak veren termoelektrik etki, malzemelerin nano boyutta yapılandırılmasını mümkün kılan üretim yöntemlerinin gelişmesiyle, artan elektrik enerjisi ihtiyacına ve elektronik bileşenlerdeki ısınma sorununa gelenekselin dışında bir alternatif olarak ön plana çıkmaktadır. Yüksek termoelektrik performans, karşılanması oldukça zor ve kendi içinde çelişkili gerekliliklere sahiptir. Bu sunumda, kenar düzensizliklerinin zigzag grafen şeritlerin elektriksel iletim kalitesini bozmadan fonon iletimini bloke ederek yüksek termoelektrik faydaya imkan verdiği gösterilecek ve performansı artırıcı bazı diğer mekanizmalardan bahsedilecektir. Termoelektrik (TE) verimin ölçüsü olan ZT katsayısının yüksek olması için, malzemenin metallerdeki gibi yüksek elektriksel iletkenliğe, yarı iletkenlerdeki gibi yüksek Seebeck katsayısına ve camlardaki gibi düşük ısıl iletkenliğe ihtiyaç vardır ki birbirinden bu denli farklı özellikleri aynı malzemede buluşturmanın zorluğu TE taşınımın ana problemini oluşturur. [1] Dahası, bu özelliklerin birbiriyle çelişkili görüntüsü, problemi daha da karmaşık hale getirir. Kural olarak, iyi TE malzemeler elektronlar açısından kristal, fononlar açısından camsı özelliklere sahip olmalıdır. [2] ZT'yi arttırmak için başvurulan ana strateji, fononik ısı iletimini baskılamak ve elektriksel iletkenliği azaltmadan Seebeck katsayısını maksimize etmektir. [3] TE cihazların halen kullanımda olan rakipleri kadar verimli olabilmesi için ZT'nin 3'e ulaşması gerekirken şu ana kadar bildirilen deneysel rakamlar genellikle 1 mertebesindedir. [1] Olağandışı elektronik özelliklerinin yanında, fononlar açısından da alışılmışın dışında bir sistem olan grafen bilinen en mukavim malzeme ve ısıl açıdan en iletken malzeme olma özelliklerine sahiptir. Bu özellikleri açısından TE uygulamalar için ideal bir malzeme olmayan grafenin ısıl ve elektriksel taşınım özellikleri bir boyutlu nano-şerit formundayken doğal olarak içerdiği düzensizlikler sayesinde birbirine zıt davranışlar gösterebilmektedir. Elektronlar balistik özelliklerini mikrometre mertebesindeki uzunluklarda korurken, fononik ısı iletimi bu uzunluklarda 100 kata kadar düşebilmekte ve bu sayede ZT 3'ten büyük değerlere ulaşabilmektedir. [4,5] Kenar düzensizliği dışında, grafen şeritlerin TE performansları rastgele izotop dağılımı ve geometri etkileri sayesinde de yüksek değerlere ulaşabilmektedir. [6] Şekil 1: Üstte kenar düzensizliğine sahip zigzag grafen şerit gösterilmiştir. Altta farklı genişliklerde ve kenar düzensizliğine sahip zigzag grafen şeritlerin termoelektrik fayda katsayıları kimyasal potansiyelin bir fonksiyonu olarak değişik sıcaklıklar için çizilmiştir. Kaynakça [1] G. J. Snyder and E. S. Toberer, Nat. Mater. 7, 105 (2008). [2] G. Slack, in CRC Handb. Thermoelectr., edited by D. Rowe (CRC Press, 1995). [3] G. D. Mahan and J. O. Sofo, Proc. Natl. Acad. Sci. 93, 7436 (1996). [4] H. Sevinçli and G. Cuniberti, Phys. Rev. B 81, 113401 (2010). [5] W. Li, H. Sevinçli, S. Roche, and G. Cuniberti, Phys. Rev. B 83, 155416 (2011). [6] H. Sevinçli, C. Sevik, T. Çağın, and G. Cuniberti, Sci. Rep. 3, 1228 (2013)... YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 S13 Grafen Tabanlı Bükülebilir Yüksek Kontrast Elektrokromik Aygıtlar Emre O. Polat, Coskun Kocabas Bilkent University, Department of Physics, 06800, Ankara, Turkey Renk değiştirme, doğada kamuflaj ve uyarı için kullanılan bir hayatta kalma mekanizmasıdır. Birçok canlıda pigment hücreleri, ışığın saçılmasını ve soğurulmasını kontrol edebilecek şekilde evrilmiştir. Modern teknolojide ise malzemenin optik özelliklerini kontrol etmek, fotonik ve display teknolojilerinin temelini oluşturur. Bu metolardan biri olan elektrokromizmde, malzemenin soğurma mekanizması elektron transferiyle modüle edilerek, sisteme uygulanan potansiyel farka göre renk ve geçirgenliği değişen akıllı pencereler üretilmektedir. Bugüne kadarki uygulamalarda temel gereksinim bükülebilir, iletkenliği yüksek ve geniş bir bant aralığında aktif olarak geçirgenliği modüle edilebilen bir malzemedir. Bu çalışmada çok katmanlı grafen elektrotlar kullanan süperkapasitörlerin optik geçirgenliği 500nm’den 2 mikron dalga boyuna kadar olan geniş bir bant aralığında %70 oranında değiştirilerek, yüksek aygıt verimiyle bu gereksinimi sağladığını ve 5x5 çok pikselli displayler üreterek pratik uygulamanın olanaklarını gösterdik. Ürettiğimiz grafen tabanlı bükülebilir elektrokromik aygıtlarda ek bir polimer yada extra kaplama kullanılmamıştır. Şekil 1: 0V, 3V ve 5V uygulanan grafen elektrokromik aygıtlardaki renk değişimi ve her bir duruma karşılık gelen iyon dağılım durumu. Bu tamamen karbon aygıtlar, uygulanan potansiyel fark ile üzerine düşen ışığın geçirgenliğini kontrol ederek akıllı pencere teknolojisine yeni bir alternatif sunmaktadır. Alt ve üst grafen elektrotların arasında bulunan sıvı elektrolit ortam sayesinde, uygulanan potansiyel fark, elektrolit içindeki iyonların belli bir gerilime kadar polarize olmasına; sonrasında da grafen katmanları arasına girerek tüm katmanların elektrostatik olarak katkılanmasına olanak sunmaktadır. Bu katkılama malzemenin soğurma mekanizmasını engelleyerek daha geçirgen görünmesini sağlamaktadır [1] ve aygıt bu şekilde arkasına koyulan şekil veya yazının görünür olmasını sağlamaktadır. Geçirgenlik modulasyonu görünür bölge ve yakın kızılötesini de içine alan geniş bir spektrumda gerçekleşmekte ve kullanılan grafen elektrotların kalınlığına göre değişmektedir. Elektrotlar tamamen esnek PVC alttaşlar üzerine laminasyon yöntemiyle transfer edilmiş çok katmanlı grafenler olup, mekanik olarak bükülme, esneme ve gerilme esnasında aynı verimde çalışabilmektedir. Kaynakça 1. Polat, E. O. and C. Kocabas, "Broadband Optical Modulators Based on Graphene Supercapacitors", Nano Letters 13(12): 5851-5857 (2013). .. YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 S14 Ni İnce Film Yapısının ve KBB Büyütme Koşullarının Grafen Katman Sayısına Etkisi Elif Özceri ve Yusuf Selamet İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Fizik BÖlümü, Urla İzmir 35430, Türkiye Grafenin özellikle katman sayısı ve boyutları bakımından, deneysel olarak kontrollü bir şekilde üretilebilmesi konusundaki araştırmalar arasında Kimyasal Buhar Biriktirme (KBB) en yaygın ve etkili yöntemlerdendir. Bu yöntem ile grafen büyütmesi, birkaç yüz nm kalınlığındaki Ni ince filmi üzerinde Ar, H2 ve CH4 gazları çeşitli süre ve miktarlarda kullanılarak, 3 aşamalı olarak gereçekleştirildi. Ni ince filmin yüzey pürüzlülüğünü azaltmak ve kristal kalitesi arttırıp (111) yöneliminin baskın olmasını sağlamak amacıyla ~ 10 nm Al2O3 tampon ve ~ 10 nm Cr adeziv katmanları kaplandı. Grafen, sahip olduğu mükemmel özellikler ve çok sayıdaki uygulama alanından dolayı 21. yüzyılın başında en çok araştırılan malzeme olmuştur [1,2]. Bu çalışmada, manyetik saçtırma yöntemi ile farklı kalınlıklarda büyütülen Ni filmlerin kalınlık ve yüzey yapılarının, KBB yöntemi ile büyütülen grafenin katman sayısı üzerine etkileri farklı büyütme koşulları uygulanarak incelendi. Böylece tek katmanlı ve büyük boyutlarda grafen büyütülmesi için uygun Ni film yapısı ve büyütme koşulları sağlanmıştır. Grafen katman sayısı ile KBB soğutma hızı, sıcaklığı ve filmin yüzey yapısı arasında güçlü bir ilişki olduğu belirlendi. 3-5µm çapındaki grafen tabakaların Ni filmin pürüzsüz, düzgün tanecikleri üzerinde büyüdüğü, yüzey pürüzleri ve çukurlar arasında fazla karbon birikmesinden dolayı daha çok katmanlı grafen büyüdüğü gözlemlendi. Ni ince filmin ve ayrıca Al2O3 tampon ve Cr adeziv katmanlarının büyütme sıcaklığında tavlanması öncesi ve sonrası kristal ve yüzey yapıları sırasıyla x-ışını kırınımı (XRD), atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelenmiştir. Ni film üzerinde grafen büyümesi için en önemli adım olan soğutma aşaması farklı hızlar ve gaz oranları ile gerçekleştirilerek tek katman için en uygun orta hızda soğutma 3oC/dk olarak belirlenmiştir. Büyütülen grafenin katman sayısı ve boyutları Raman spektroskopisi ile 514 nm dalgaboylu (2.41 eV) lazer kullanılarak belirlendi. Şekil 1:. Ni4 filmi üzerinde Method3 ile büyütülen GRP23 örneği En düşük yüzey pürüzlülüğü ve en yüksek Ni tanecik boyutları Ni altına ~ 10 nm Al2O3 tampon katman kaplandığında sağlanmıştır. Grafenin üzerinde daha kolay büyüdüğü [3] Ni(111) kristal yönelimi ise yine ~ 10 nm Cr adeziv katman kaplandığında ve yüksek tavlama sıcaklıklarında daha baskın olmaktadır. Kaynakça 1. J. Shelton, H. Patil, J. Blakely, Equilibrium segregation of carbon to a nickel (111) surface: A surface phase transition, Surface Science, 43 (1974) 493-520. 2. A. Reina, X. Jia, J. Ho, D. Nezich, H. Son, V. Bulovic, M.S. Dresselhaus, J. Kong, Large area, few-layer graphene films on arbitrary substrates by chemical vapor deposition, Nano letters, 9 (2008) 30-35. 3. G. Bertoni, L. Calmels, A. Altibelli, V. Serin, First-principles calculation of the electronic structure and EELS spectra at the graphene/Ni (111) interface, Physical Review B, 71 (2005) 075402. YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 S15 Ağır Metal Atomlarının Çift Tabakalı van der Waals Heteroyapılarda Difüzyonu F. İyikanat1, H. Şahin2, R. T. Senger1 1 İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü- Fizik Bölümü, Gülbahçe Kampüsü, 35430 İzmir University of Antwerp, Department of Physics, CGB, BE2020, Antwerp, Belgium 2 Yakın zamanlarda yapılan deneysel çalışmalar sadece tek tabakalı grafen benzeri yapıların sentezini ortaya koymayıp, buna ek olarak bu yeni malzemelerin bir araya getirilmesi ile oluşacak yepyeni heteroyapıların da dizaynına olanak sağlamıştır. Bu ön araştırmaların sağladığı motivasyon ile yaptığımız çalışma ile grafen, MoS2, WS2 ve MoSe2 tek tabakalarından oluşan heteroyapılarda Au ve Ag ağır metallerinin difüzyon karakteristikleri incelenmiştir. Son on yılda deneysel tekniklerdeki önemli ilerlemeler sayesinde nano ölçekli ultra-ince yapıların sentezi ve hatta fabrikasyonu mümkün hale gelmiştir. Özellikle A. Geim ve grubu tarafından yapılan yakın tarihli deneyler [1] ile grafen, BN ve MoS2 gibi tek tabakalı yapıların heteroyapılarının sentezlenebileceği gösterilmiştir. Grafen ve benzeri yapıların sentezi ve transferi aşamalarında yabancı atomların kristal yapıya sızmaları kaçınılmaz bir durumdur ve bu malzemelerin elektronikve manyetik yapılarında dikkate değer değişiklklere yol açabilmektedir. Yapılan çalışmamız ile grafen ve geçiş metali dikalkojenidlerinin bir araya gelmesi ile oluşan heteroyapılar arasında ağır metal atomlarının bağlanma özelliklerini ve difüzyon karakteristiklerini inceliyoruz. Şekil.1 de görüldüğü üzere, ağır metal atomları için grafen üzerinde H, B ve T gibi üç farklı yüksek simteri noktasında bağlanma mükün olabileceği gibi geçiş metali dikalkojenid (GMD) yüzeyinde ise dört farklı nokta mevcuttur. Ag atomları grafen üzerinde B konumunda bağlanırken GMD’lerinin yüzeyinde ise H noktası üzerinde bağlanmayı tercih etmektedirler. Bunula birlikte Au atomları için durum tamamen farklıdır. Au atomları grafen, MoS2 ve WS2 üzerinde T noktasında bağlanmayı tercih ederken görece geniş atomik yapısı sebebi ile MoSe2 kristali üzerinde H konumu en tercihli durumdur. Heteroyapılar arasında Au ve Ag atomları ile yapılan yük transferi analizleri elektron transferinin miktarının artarak, doğrultusunun her zaman ağır atomdan onu çevreleyen tabakalara doğru olacağını göstermektedir. Şekil 1: (a) Grafen ve (b) geçiş metali dikalkojenidleri (GMD) üzerinde olası bağlanma noktaları. (c-f) Grafen ve GMD’lerinden oluşan heteroyapılar Buna ek olarak heteroyapılar arasında bulunan ağır atomların gördüğü enerji bariyerlerinin ikinci tabakanın eklenmesi ile arttığı hesaplanmıştır. Bu sonuç heteroyapıların içine yabancı atomların sızması ile elde edilecek fonksiyonelleştirilmiş yapıların tek-tabakalı malzemelere kıyasla daha stabil olacaklarına işaret etmektedir. Kaynakça 1. Geim, AK and Grigorieva, IV, “Van der Waals heterostructures” Nature, 499, 419-425 (2013). .. YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 P01 Cu(In,Ga)Se2 Tabanlı Güneş Pillerinde n-Tip Tabaka Kalınlığının İnceltilmesinin Tuzak Karakteristiğine ve Akım-İletim Mekanizmasına Olan Etkisi Adem Dönmez1, Habibe Bayhan1, Pawel Zabierowski2, Nicolas Barreau3 Şadan Özden1 ve Murat Bayhan1 Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi – Fizik Bölümü, 48000 Muğla - Türkiye Warsaw University of Technology – Faculty of Physics, 00662 Warsaw – Poland 3 Institut des Materiaux Jean Rouxel – Universite de Nantes – Phyiscs Dep., 44322 Nantes - France 1 2 Cu(In1-xGax)Se2 soğurucu tabakası, yüksek soğurum katsayısına sahip, üretimi kolay ve maliyeti düşük olan güneş pili uygulamalarında uluslararası platformda alternatif bir materyal olarak kullanılan ve günümüzde sıkça çalışılan bir tabaka adayıdır. Günümüzde CIGSe tabanlı güneş pilleri arasında en yüksek çevirim verimliliğine, tampon tabaka olarak CdS materyali ve pencere tabaka olarak ta ZnO materyali kullanılarak ulaşılmıştır. Bu çalışmada, kimyasal banyo depolama (CBD) yöntemiyle büyütülen farklı tampon tabaka kalınlıklarına (CdS) ve tampon tabaka ile geçirgen iletken oksit (TCO – n-ZnO:Al) tabaka arasında kullanılan oldukça yüksek dirençli farklı i-ZnO tabaka kalınlıklarına sahip CIGSe tabanlı güneş pilleri araştırılmıştır. Çeşitli kalınlıklarda bulunan tampon ve yüksek dirençli i-ZnO tabakaya sahip CIGSe güneş pillerinin farklı dalga boylarındaki ışık altında ve karanlıkta sıcaklık bağımlı akım iletim mekanizmaları incelenmiş, dolum faktörü (FF), kısa devre akımı (ISC) ve açık devre gerilimi (VOC) gibi aygıt parametreleri türetilmiştir. Ayrıca yine aynı örneklerin tuzak karakteristikleri, kapasitans-gerilim ve DLCP metotları yardımıyla incelenmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda yüksek verimli CIGSe güneş pili üretiminde farklı kalınlıklara sahip CdS ve i-ZnO tabakalarının optimum değerleri ön görülmüştür. Özellikle tampon tabaka kalınlığı, CdS 50 nm değerinin altına düştüğünde aygıt performansının aşırı bir biçimde gerilediği gözlemlenmiştir. CIGSe yüksek verimli ve maliyet açısından çok etkili olduğundan ince film güneş pilleri üretimi için oldukça ilgi çekici bir materyaldir. CIGSe yasak enerji aralığı Ga oranına bağlı olarak 1.00 ile 1.68 eV arasında değişen CISe ve CGSe kristallerinin karışımıdır [1]. Günümüzde en yüksek verimli CIGSe güneş pili Ga içeriği, x ≈ 0.3 olduğu ( E g ≈1.15 eV) durumda ulaşılmıştır. En yüksek verimli CIGSe güneş pillerinde kimyasal banyo depolama yardımıyla CdS ince filmi tampon tabaka olarak kullanılmıştır. Laboratuvar ölçeklerindeki CIGSe ince film güneş pillerinde %20.3 verimliliğe kadar ulaşılmıştır [2]. Genellikle üretilen CIGSe ince filmin aygıt yapısı Ni-Al:Grid/ZnO:Al/i-ZnO/CdS/CIGSe/Mo/SLG’den şeklindedir. CBD yöntemiyle büyütülen CdS tampon tabakası bazı istenmeyen paralel etkileri önlemeye yardımcı olmaktadır: pürüzlü CIGSe filmini mükemmel bir biçimde kapsaması ve CIGSe film yüzeyini plazma hasarlarından koruyabilmesi gibi. CIGSe tabanlı ince film güneş pillerinde tampon tabaka olarak kullanılan CdS ve Zn-ilintili materyaller ve TCO ile tampon tabaka arasında kullanılan oldukça yüksek dirençli i-ZnO tabakalarının rollerinin etkileri üzerine oldukça geniş çalışmalar yapılmasına rağmen, yüksek dirençli i-ZnO tabakanın kullanılmasının nedeni ve CdS materyalinin diğer materyallerle karşılaştırıldığında neden daha iyi bir aday olduğu henüz net anlaşılamamıştır. Yapılan araştırmalarda yüksek dirençli i-ZnO tabakanın sızıntı akımını önlediği yaygın bir şekilde kabul edilmektedir. Kadmiyum elementinin zehirli olmasından dolayı da CIGSe ince film güneş pillerinde tampon tabaka olarak kullanılan CdS materyalinin yerine yeni uygun alternatif materyaller de öngörülmektedir. Özellikle bu tampon tabakaların kalınlık değerlerindeki değişimin güneş pili aygıt parametrelerine olan etkileri üzerine olan deneysel çalışmalar günümüzün en popüler araştırma konuları arasındadır. Bu çalışmada, tampon tabaka olarak kullanılan CdS materyalinin kalınlığı 15 nm ile 100 nm arasında ve yüksek dirençli i-ZnO tabakanın kalınlığı 0 nm ile 85 nm arasında değişen, Ga oranı 0.3 olan CIGSe tabanlı ince film güneş pillerinin aydınlıkta ve karanlıkta akım iletim mekanizmaları incelenmiş ve ışık altındaki aygıt parametreleri bulunmuştur. Yine aynı örnekler için tuzak parametreleri KapasitansGerilim ve DLCP yöntemleriyle türetilmiştir. Elde edilen sonuçların yardımıyla CIGSe tabanlı ince film güneş pillerinde tampon tabaka olarak kullanılan CdS materyalinin kalınlığın 50 nm’den küçük olması durumunda aygıtta büyük bir bozunum gerçekleştiği (FF bozunumu, verimlilik azalması vb.) ve i-ZnO tabaka kalınlığının da 50 nm’den büyük olduğu durumlarda aygıt performansının azaldığı gözlemlenmiştir. Kaynakça 1. M. Gorska, R. Beaulie, J.J. Loferski, J. Beall, Solar Energy Mater. 2 (1980) 343 2. P. Jackson, D. Hariskos, E. Lotter, S. Paetel, R. Wuerz, R. Menner, W. Wischmann, M. Powalla, “New world record effficiency for CIGSe thin-film solar cells beyond 20%”, Prog. in Photovoltaics., 19:894–897 (2011). YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 P02 Be1-x-yCaxMgyTe Alaşımlarının Yapısal, Elektronik, Elastik ve Optiksel Özelliklerinin AB-INITIO Metodla İncelenmesi A. Gültekin, M.K. Öztürk, M. Tamer Gazi Üniversitesi- Fizik 06500, ANKARA, TÜRKIYE ZİRVE Üniversitesi-Fizik, GAZIANTEP, TÜRKIYE Bu çalışmada, Be1-x-yCaxMgyTe alaşımının bazı yapısal, elektronik ve optik özelikleri yoğunluk fonksiyon teorisi (YFT)’ yi temel alan CASTEP paket programı kullanılarak, Local Density Approximation (LDA) ile incelenmiştir. Yapılan hesaplamada Be1-x-yCaxMgyTe Alaşımlarının; örgü parametreleri, bant yapıları, durum yoğunluğu, Kramer-Kronig bağıntıları kullanılarak, dielektrik fonksiyon, kırılma indisi, soğurma katsayısı ve enerji kayıp fonksiyonu hesaplandı. Ayrıca hesaplanan elastik sabitleri yardımı ile bulk modülü, Young ve izotropik Shear modülleri, Poisson oranları ve diğer özellikleri hesaplandı. Sonuçlar literatürde bulunan sonuçlarla karşılaştırıldı. Kaynakça 1. M.D. Segall, P.J.D. Lindan, M.J. Probert, C.J. Pickard, P.J. Hasnip, S.J.Clark, M.C. Payne, J. Phys.: Condens. Matter, 14, 2717, 2002 Weihua Zhu, Heming Xiao,J Comput Chem. 29: 176–184, 2008 Ceperley D M and Alder M J Phys. Rev. Lett 45 566, 1980 Perdew P and Zunger A Phys. Rev. B 23 5048, 1981 Troullier N and Martins J L Phys. Rev. B 43 1993, 1991 Physica B 373 (2006) 124 – 130 E. Deligöz, K. Çolakoğlu 6. O. Madelung, M. Schulz, H. Weiss, Landolt-Borstein (Eds.),Numerical Data and Functional Relationships in Science andTechnology, vol. 17, Springer, Berlin, 1982. 2. 3. 4. 5. .. YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 P03 Termotropik Nematojen Sıvı Kristalin Termo-Morfolojik ve Termo-Optiksel Özelliklerinin İncelenmesi Nejmettin AVCI, Atilla Eren MAMUK, Arif NESRULLAZADE Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi, Fen Fakültesi, Fizik Bölümü, 48000, Muğla, Türkiye Sıvı kristallerin nematik mezofazı uzun erimli yönelimsel düzene sahiptirler fakat bu mezofazda moleküllerin ağırlık merkezlerine göre herhangi bir konumsal ve translasyonel düzen bulunmamaktadır. Bu yüzden söz konusu mezofaz ve nematik mezojenler dış etkilere (elektrik, magnetik ve termik alanlara, akışlara, sınır şartlara vb. etkilere) yüksek derecede duyarlıdırlar. Bu duyarlılık nematijen sıvı kristalleri teknik ve teknolojik uygulama açısından önemli malzemeler olarak kılmaktadır. Bu çalışmada n-(4-methoxybenzylidene)-4’n-buthylaniline (MBBA) sıvı kristalin termo.. morfolojik ve termo-optiksel özellikleri incelenmiştir. İncelemeler geniş sıcaklı aralığı özellikle de nematik mezofazı – izotropik sıvı faz geçiş bölgesinde yapılmıştır. Öyle ki, MBBA’nın ortalama kırılma indisi n, olağan no ve olağan üstü ne kırılma indisleri belirlenmiştir. İncelemeler beyaz ışık ve Naışık kaynağı ortamlarında yapılmıştır. Ayrıca, söz konusu malzemenin düz nematik mezofazı – izotropik sıvı ve ters izotropik sıvı – nematik mezofazı faz geçiş geçişlerin heterofaz alanlarının termo-morfolojik özellikleri araştırılmıştır. YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 P04 Kuvantum Rastgele Seyir Temelinde Arama Algoritması Aydın DEĞER, Özgur ÇAKIR Izmir Yuksek Teknoloji Enstitüsü, Fizik Bölümü, İzmir Bu sunumda Kuvantum Rastgele Seyir (Quantum Random Walk) ve Klasik Rastgele Seyir (Classical Random Walk) hareketini inceleyip, Kuvantum Girişim (Quantum Interference) etkilerinin sonuçlarını göstereceğim. Bunun yanında Kuvantum Arama Algoritması olan ve Klasik Arama algoritmalarına göre oranında hızlandırma sağlayan Grover's Arama Algoritmasını inceleyip Quantum Random Walk ile arasındaki benzerlikleri göstereceğim. Son olarak Quantum Random Walk ve Quantum Oracle kullanarak geliştirmeye çalıştığımız yeni arama algoritmasını ve sonuçlarını sunacağım. Classical Random Walk rastgele atılan paranın yazı (p) veya tura (q) sonucuna göre her adımda sağa veya sola hareketi olarak tanımlanabilir. sağa gidilen adım sayısı ise sola gidilen adım sayısı ise p+q=1 + =N ve standart sapma dir. QRW için, kuvantum düzeyinde rastgele hareket etmeyi sağlayan Hadamard Operatoru (H) kullanılıp Spin Up veya Spin Down durumlarına göre Kaydırma (Shift) Operatoru tanımlanarak sağa veya sola gidiş sağlanabilir. Şekil 1: Quantum vs Classical Random Walk Yukarıdaki operatoru dalga denklemine uyguladığımızda aşağıdaki sonucu elde ederiz. Standart Sapmayı ise N buluruz. QRW, Kuvantum Girişim etkilerinden dolayı başlangıç noktasından çok daha uzakta bulunmaya meyillidir. Bu çok daha hızlı uzaklaşma sağlar. Aynı etkiyi Grover's Arama Algoritması da sağlamaktadır. Bu algoritma klasik arama algoritmalara göre üssel bir hızlandırma sağlamaktadır. Hadamard Operatoru kullanılarak bütün durumların bir superpositioni oluşturulur. Bunun üzerine uygulanan Blank ve Marking Operatorleri sayesinde hedef nokta belirlenip işaretlenir ve adımda hedefe ulaşılabilir. .. Bu hareket Quantum Random Walk (QRW) un sonuçlarına benzer sonuçlar vermektedir. Bunun üzerine QRW kullanarak yeni bir Kuvantum Arama Algoritması geliştirmeye çalıştık. Amacımız QRW ile başlayıp her adımda Kuvantum Oracle özelliklerini kullanarak sistemin hedefe ulaşıp ulaşmadığını anlamaktı. Bunun için Fortran simülasyonları hazırladık. Fakat her adımda yapılan Quantum Oracle hareketinin QRW un doğasını etkilediğini fark ettik. Yeni arama algoritmamız klasik algoritmalara göre daha iyi sonuç verse de Grover's Algorithm kadar verimli değildi. Hedef değerde oluşan bir çeşit Absorbing Wall %35 oranındaki olasılıkları absorbe ediyor gerisini yansıtıyordu. Sistemi periyodik olarak tanımladığımız için belirli değerlerde grafiğimizde ani düşüşler gözlemledik. Kaynakça 1. C/CS/Phys C191, Fall 2007, Lecture 23 2. M. Nielsen, Quantum Computation and Quantum Information 386 3. J. Kempe, Quantum random walks, arXiv:quantph/0303081 YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 P05 n-Tipi InSe ve InSe:Sn Tek Kristallerinin Lineer Soğurma Katsayılarının, Tavlama Süresine Göre Değişimi Burcu Akça, Salih Erzeneoğlu, Bekir Gürbulak Atatürk Üniversitesi, Fen Fakültesi, Fizik Bölümü, 25040, Erzurum Bu çalışmada Bridgman/Stockbarger metoduyla büyütülmüş n-tipi InSe ve InSe: Sn tek kristallerinin lineer soğurma katsayılarının, tavlama süresine göre değişimleri incelenmiştir. Bu kristallerin yapısal ve örgü parametreleri X-ışını kırınım yöntemi (XRD) ve enerji ayırımlı X-ışını tekniği (EDX) kullanılarak analiz edilmiştir. InSe ve InSe:Sn tek kristallerinin hegzagonal yapıda oldukları ve 2θ pik değerinde birbirlerine oldukça yakın değerler aldıkları tespit edilmiştir. Aktif çapı 3,91 mm, aktif alanı 12 mm2 ve 5,9 keV’ de FWHM’ u 160 eV olan bir Si(Li) detektör kullanılmıştır. Çalışmaya başlamadan önce en iyi verimin elde edileceği voltaj değeri belirlenmiştir. Kullanılan Si(Li) detektör için bu değer yaklaşık olarak -430 volttur. Deney süresince sayaç kristali ve FET 30 litrelik bir sıvı azot kabında, sıvı azot sıcaklığında tutulmuştur. Detektör dış ortamdan gelebilecek yüzey kirlenmelerini önlemek için 0,025 mm kalınlığında bir berilyum pencere ile koruma altına alınmıştır. Detektörün laboratuar içindeki konumu mümkün olduğunca az saçılmış -ışını alacak şekilde belirlenmiştir. Ölçü alma süresince çevresel koşulların olabildiğince değiştirilmemesine dikkat edilmiştir. Deneyde şiddeti 100mCi olan Am-241 radyoaktif kaynağının 59,5 keV enerjili fotonları kullanılmıştır. Çalışmamızda sayma sistemi olarak enerji ayırımlı X-ışını spektrometresi (EDXRF) kullanılmıştır. Camberra DSA-1000 spektrum analizörü 4096 kanala ayarlanarak 600 saniyelik sayımlar numuneli ve numunesiz olarak en az üç kez tekrarlanmıştır ve ortalamaları alınmıştır. Alınan ölçüler MATLAB-R2007a programında işlenerek OriginPro 7.5 programına aktarılmıştır ve foton şiddet alanları hesaplanmıştır. Daha sonra grafikler için OriginPro 8.0 programı kullanılmıştır. Tavlama süresinde 0 dakikadan başlayarak 10 dakika artışlarla 60 dakikaya, tavlama sıcaklığında ise 50 den başlayarak 50 artışlarla numunelerin yandıkları en son sıcaklığa çıkılmıştır. Yanma sıcaklığı InSe için 300 iken, InSe:Sn için 350 olarak belirlenmiştir. n-tipi InSe ve InSe:Sn tek kristallerinin kalınlıkları 638 μm’dir. n-tipi InSe ve InSe: Sn tek kristallerinin lineer soğurma katsayıları (μ), Beer-Lambert yasası ( kullanılarak hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlar grafiksel olarak verilmiştir. .. YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 P06 Dalga Boyuna Bağlı Olarak n-CdS/p-CdTe Güneş Pili Aygıt Parametrelerinin İncelenmesi Çağdaş KOÇAK1,2, Şadan ÖZDEN1,2, Jon MAJOR3 , Yasemin ALTINAY1, Adem DÖNMEZ1,2, Görkem OYLUMLUOĞLU1,2 , Habibe BAYHAN1,2 ,Murat BAYHAN1,2 ve Ken DUROSE3 Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi – Fizik Bölümü, 48000 Muğla, TÜRKİYE Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi – Temiz Enerji Kaynakları Araştırma Geliştirme Merkezi 3 Liverpool Üniversitesi, Stephenson Yenilenebilir Enerji Enstitüsü, Liverpool, İNGİLTERE 1 2 Ucuza fotovoltaik aygıt üretme amacı, çok kristalli hetero-eklem güneş pilleri üzerine olan araştırma ve geliştirme çalışmalarının hızlı bir şekilde gelişmesini sağlamakta ve ince film güneş pili konusunu güncel kılmaktadır. Yüksek verimli güneş pili üretimi ve tasarımı için uygun parametrelerinin seçilmesi, deneysel verilerden güneş pili aygıt parametrelerinin doğru hesaplanması sonucu elde edilir. Bu parametrelerden bazıları; doyma akımı, idealite faktörü ve fotoakımdır. Bu çalışmada farklı dalga boylarındaki aydınlatma altında seçilen farklı besleme gerilimi değerlerine bağlı olarak, ince film n-CdS/p-CdTe güneş pili aygıt üzerine I-V ölçümleri gerçekleştirilmiştir. voltaj ölçümleri yapılmış ve aygıt parametreleri hesaplanmıştır. 1,5 1,5 1,0 I (mA) 1,0 0,5 0,5 0,0 I (mA) Aygıt parametrelerinden idealite faktörü (n), pn eklem aygıtın ideal duruma ne kadar yakın ya da uzak olduğuna karar vermek için kullanılan gerçek ve önemli bir parametredir. Gerçekte, idealite faktörünün sıcaklık ve aydınlatma ile olan bağımlılığı yalnızca eklemin kalitesini değil aynı zamanda akım iletim yeteneğini de gösterir. Ters doyma akımı (I0) eklem ara yüzünden geçen akım iletim mekanizması ile ilgili değerli bilgi sağlarken, idealite sabiti, aygıtın çalıştırılma koşuluna bağlı olarak, sıcaklık (T), gerilim (V) ve aydınlatma vb. aygıt ara yüzünün doğası ile ilgili örneğin; ara yüz durumlarının varlığı, uzaysal homojensizlik ve tünelleme gibi konularda bilgi sağlar. İnce film n-CdS/p-CdTe güneş pilleri; güneş enerjisi üretiminde büyük ticari etkiye sahip olması nedeniyle önemli bir teknolojinin temelini oluşturmaktadır. Bu çalışmada Liverpool Üniversitesi Stephenson Yenilenebilir Enerji Enstitüsünde üretilmiş n-CdS/p-CdTe ince film güneş pilleri üzerinde farklı dalga boylarında aydınlatma kaynakları kullanılarak, oda sıcaklığında akım- -1 0 V (V) 0,0 1 -0,5 Karanlık 300K Kırmızı 300K -1,0 -1,2 -1,0 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 V (V) Şekil 1: Kırmızı ışık altında ve karanlıkta n-CdS/p-CdTe Güneş Piline ait Akım-Voltaj karakteristikleri. Şekil 1’de kırmızı ışık altında ve karanlıkta elde edilen I – V karakteristikleri verilmiştir. Yapılan çalışma sonunda CdS/CdTe ekleminin ters doyma akımı ve idealite sabiti hesaplanmıştır. Kaynakça 1. H. Bayhan and M. Bayhan, "An analysis of the effect of illumination to the reverse and forward bias current transport mechanism in an efficient n-ZnO/n-CdS/p-Cu(In,Ga)Se2 solar cell", 2013, Solar Energy, Volume 87, pp 168-175. 2. S. Sze, "Semiconductor devices : physics and technology", 2002, Wiley, New York. .. YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 P07 HfXSb (X= Co, Ru) Bileşiklerinin Yapısal, Elektronik, Elastik, Fonon ve Optik Özellikleri Cansu Çoban1, Kemal Çolakoğlu2, Yasemin Öztekin Çiftçi2 1 Balıkesir Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fakültesi, Fizik Bölümü, Çağış Kampüsü, 10145, BALIKESİR 2 Gazi Üniversitesi, Fen Fakültesi, Fizik Bölümü, Teknikokullar, 06500, ANKARA Bu çalışmada kübik MgAgAs yapılı yarı-Heusler HfXSb (X= Co, Ru) bileşiklerinin yapısal, elastik, fonon ve optik özellikleri Yoğunluk Fonksiyonel Teorisi (DFT) dahilinde Genelleştirilmiş Gradyent Yaklaşımı (GGA) temel alınarak VASP paket programı ile araştırıldı. Önce örgü sabiti (a), bulk modülü (B) ve bulk modülünün basınca göre türevi (B') toplam enerji-atomik hacim eğrisi Murnaghan hal denklemine fit edilerek bulundu. Band yapısı ve durum yoğunluğu (DOS) hesaplanarak yorumlandı. Elastik sabitler “zor-zorlanma” yöntemi kullanılarak hesaplandı ve bu bileşiğin MgAgAs yapıda mekaniksel olarak kararlı olduğu görüldü. Buradan elde edilen veriler yardımı ile Zener anizotropi faktörü, Young modülü, Poisson oranı, v. s. gibi diğer elastik özellikler hesaplandı. Hesaplanan fonon dağınım eğrileri ve ilgili DOS değerlerinden, bütün frekans değerleri pozitif bulunduğu için çalışılan yapının dinamiksel olarak da kararlı olduğu doğrulandı. Dielektrik fonksiyon kullanılarak hesaplanan optik özellikler yorumlandı. Sonuçlar, literatürdeki diğer veriler ile karşılaştırıldı. 20 15 10 5 0 EF -5 -10 -15 L B(GPa) 137.712 B' 4.333 X W L HfRuSb spin_up X W spin_down 25 Eg(eV) 0.79 20 15 138.863 4.426 1.28 HfXSb (X= Co, Ru) nin elektronik band yapısı ve DOS elde edilmiş ve sırasıyla yaklaşık 0.79 ve 1.28 eV'luk dolaylı bir band aralığı belirlenmiştir (Şekil 1). Katının elastik sabitleri bulk modülü, kesme modülü, Young modülü ve Poisson oranı gibi mekaniksel özellikleri elde etmek için önemlidir ve zor-zorlanma yöntemine göre hesaplanmıştır. Sonuçlara göre elastik sabitlerinin mekanik kararlılık şartlarını sağladığı görülmüştür. Fonon spektrum hesaplamaları PHONOPY [5] kodu kullanılarak süper hücre yaklaşımı ile yapılmıştır. Süper-hücrenin kuvvet sabitleri VASP kodu kullanılarak hesaplanmıştır. HfXSb (X= Co, Ru) kristallerinin çeşitli optik özellikleri Kramers-Kronig bağıntıları ile hesaplanmıştır. (Balıkesir Ü. BAP Komisyonunca desteklenmiştir. (Proje no: 2012/129)) 10 Energy (eV) a(A) 6.0691 6.04 6.3206 6.135 spin_down 25 parametreler ve yasak enerji aralığı Malzeme HfCoSb Deney[ 3] HfRuSb Deney[ 4] HfCoSb spin_up Energy (eV) MgAgAs yapılı yarı-Heusler bileşiklere olan ilgi, çok sayıda ilginç fiziksel özelliklerinden dolayı giderek artmaktadır [1]. Bu çalışmada hesaplamalar, GGA yaklaşımı, HfCoSb için 950 eV, HfRuSb için de 750 eV kesim enerjisi ve 12x12x12 k-noktası ağı kullanılarak yapılmıştır. HfXSb (X= Co, Ru) bileşikleri MgAgAs yapılı kübik kristallerdir. Elde edilen toplam enerji-atomik hacim eğrisi Murnaghan hal denklemine fit edilerek örgü sabiti Bulk modülü(B) ve Bulk modülünün basınca göre türevi (B') VASP [2] hesaplanmıştır (Tablo 1). Tablo 1: HfXSb (X= Co, Ru) bileşikleri için yapısal 5 0 EF -5 -10 -15 L X W L X W Şekil 1: Elektronik Band Yapısı Kaynakça 1. I.Galanakis, P.Mavropoulos, P.H.Dederichs, J.Phys.D.Appl.Phys.39(2006) 765. 2. G. Kresse, J. Hafner, Phys. Rev. B 47 (1993) 558. 3. R. Marazza, R. Ferro, G. Rambaldi, J. Less-Common Met. 39 (1975) 341. 4. C. B.H. Evers, C. G. Richter, K. Hartjes, W. Jeitschko, J. of Alloy. Compd. 252 (1997) 93. 5. S. Q. Wang, H. Q. Ye, Phys. Stat. Sol. (b) 240 (2003) 45.G. Kresse, J. Hafner, J. Phys.: Condens. Matter 6 (1994) 8245. YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 P08 Yoğun Lazer Alanı Altındaki İki-Boyutlu Kuantum Pseudo-nokta Sisteminde Üçüncü Harmonik Üretimi Dilara Gül1, Serpil Şakiroğlu2, İsmail Sökmen2 1 Dokuz Eylül Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fizik Bölümü, 35390, İzmir 2 Dokuz Eylül Üniversitesi, Fen Fakültesi, Fizik Bölümü, 35390, İzmir İki-boyutlu kuantum pseudo-nokta yapısının üçüncü harmonik üretimi (THG) üzerine yoğun lazer alanı etkileri teorik olarak incelenmiştir. THG katsayısının analitik ifadesi kompakt yoğunluk matris yaklaşımı ve iteratif şema kullanılarak elde edilmiştir. Nümerik sonuçlar tipik GaAs pseudo kuantum noktası için verilmiştir. Elde edilen sonuçlar THG katsayısının yoğun lazer alanına ve sistemin geometrik boyutuna güçlü bir şekilde bağlı olduğunu göstermektedir. Düşük-boyutlu yarıiletken yapılarda boyut azalmasıyla baskın hale gelen kuantum mekaniksel etkiler külçe yapılara göre sıra dışı lineer ve lineer olmayan optik özelliklerin ortaya çıkmasına yol açmaktadır. Kuantum noktalar, yük taşıyıcılarının (elektron ve boşluklar) üç boyutta hapsedilmiş olduğu yapılardır [1]. Kuantum noktalarının gerçekçi modellenmesinde elektronik hapsetme potansiyeli olarak pseudo-nokta potansiyeli seçilebilir [2]. Antidotları içeren bazı yeni nanoyapıların optik özelliklerinin incelenmesi ilgi çekmektedir. Harmonik dot ve antidottan oluşan pseudo-nokta sistemin elektronik özellikleri, hidrojenik safsızlık bağlanma enerjisi, heteroyapının boyutlarına, sisteme etki eden dış alanların varlığına güçlü bir şekilde bağlıdır [3,4,5]. Bu çalışmada pertürbatif olmayan yaklaşım çerçevesinde monoktromatik dairesel polarize radyasyon alanının iki-boyutlu pseudo-nokta yapısı üzerine etkisi dipol yaklaşımı altında ve yarı-klasik şemada ele alınmıştır. Sistemi betimleyen zamanabağlı Scrödinger denklemi Kramers-Henneberger dönüşümü ve Fourier-Floquet seri açılmından yararlanarak lazer-bindirilmiş (laser-dressed) potansiyel içeren zamandan-bağımsız forma dönüştürülmüştür [5]. Bu diferansiyel denklemin çözümü Galerkin metoduna dayalı sonlu elemanlar yöntemi (FEM) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. FEM ile elde edilen enerji özdeğeri ve özfonksiyonları yardımıyla kuantum pseudo-nokta sisteminin THG katsayısı elde edilmiştir. Nümerik sonuçlar yoğun lazer alanını ve yapının geometrik boyutunun THG üzerinde önemli değişimlere sebep olduğunu göstermektedir. Yüksek-frekanslı yoğun lazer alanına maruz bırakılan iki-boyutlu kuantum pseudo-nokta sisteminin elektronik ve optik özelliklerinin değişimi ile ilgili çalışmalar literatürde mevcut değildir. Elde edilen sonuçların bu sisteminin optik özelliklerinin anlaşılmasında katkı vermesi beklenmektedir. Şekil 1:V0=1.9meV, B=15T, τ=0.2ps için foton enerjilerinin fonksiyonu olarak THG katsayısı Kaynakça 1. G. Rezaei, B.Vaseghi, R.Khordad, H.Azadi Kenary, Physica E 431853–1856 (2011). 2. Y.B. Yu , H.J. Wang, Superlattices and Microstructures 50 252-260 (2011). 3. W. Xie, S. Liang, Physica B 406 4657–4660 (2011). 4. A. Cetin, Physics Letters A 372 3852–3856 (2008). 5. Q. Fanyao, A.L.A. Fonseca, O.A.C. Nunes, phys. stat. sol. (b) 197, 349- 357 (1996). .. YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 P09 Platin Atomlarının Grafen, 1H-MoS2 ve 1T-TaS2 Tabakaları Üzerinde Kümelenme Özelliklerinin İncelenmesi Hediye Duygu Özaydın1, Hasan Şahin2, R. Tuğrul Senger1 1 İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü- Fizik Bölümü, Gülbahçe Kampüsü, 35430 İzmir University of Antwerp, Department of Physics, CGB, BE2020, Antwerp, Belgium 2 Bu çalışmada yoğunluk fonksiyoneli kuramına dayanan hesaplama yöntemleri ile platin atomlarının farklı simetrilere sahip yüzeyler üzerindeki difüzyon karakteristikleri ve kümelenme özellikleri incelenmiştir. Yapılan hesaplar tek Pt atomları için karbon-karbon bağları üzerinde bağlanmanın en tercih edilen durum olduğunu ortaya koyarken, 1H-MoS2 ve 1T-TaS2 tabakaları üzerinde geçiş metalleri üzerinde bağlanma tercih edilmektedir. Grafen kristal örgüsü Pt atomlarının difüzyonu için 200 meV gibi bir enerji bariyerine sahip iken, 1H-MoS2 ve 1T-TaS2 tabakaları üzerinde ise çok yüksek enerji bariyerlerinin aşılması ile difüzyonun mümkün olabileceği bulunmuştur. Bunlara ek olarak Pt2, Pt3 ve Pt4 kümelerinin formasyon enerjileri ve manyetik taban durumları incelenmiştir. Grafenin sentezlenebiliriğinin deneysel olarak gösterilmesinin [1] hemen ardından tek tabakalı yapılar üzerinde yoğunlaşan araştırmalar bir çok yeni malzemenin keşfine yol açmıştır. Yakın zamanlarda sentezi başarılan bu tek tabakalı kristaller içerisinde özellikle MoS2, MoSe2, WS2 ve ReS2 gibi Geçiş Metali Dikalkojenidleri (GMD) grafenden farklı elektronik ve yapısal özellikleri sebebi ile dikkati çekmektedirler. Grafen ve benzeri yüzeylerde yapılan deneyler çeşitli geçiş metallerinin yüzeyde hızlı difüzyonlarının mümkün olduğunu ve bunların atom öbekleri oluşturma eğiliminde olduklarını ortaya koymuştur. Yaptığımız çalışmada Pt atomlarının grafen, MoS2 ve TaS2 üzerindeki karakteristik davranışları incelenmiştir. Grafenin balpeteği biçimli örgüsü D6h simetri grubuna ait iken MoS2 ve TaS2 tek-tabaka kristalleri sırasıyla D3h ve D3d simetrilerine sahiptirler ve dolayısıyla farklı kristal simetrilerine sahip bu malzemeler üzerinde yabancı atomlar için farklı difüzyon ve bağlanma durumlarının var olması sürpriz değildir. Hesaplamalarımız grafen üzerinde tek Pt atomu için 1.70 eV’luk bir bağlanma enerjisi olacağını gösterirken MoS2 ve TaS2 üzerinde önemli derecede artarak sırasıyla 2.89 ve 3.71 eV olmaktadır. Bu durum grafene kıyasla geçiş metali dikalkojenler üzerinde daha yavaş kümelenme olacağına işaret etmektedir. Şekil 1: Grafen, 1H-MoS2 ve 1T-TaS2 tabakalar üzerinde oluşan Pt kümeleri Buna ek olarak Pt tek atomlarının yalnızca TaS2 yüzeyinde bir spin polarizasyonu yaratarak ferromanyetik taban durumuna yol açtığı hesaplar ile gösterilmiştir. Çalışmamızın ikinci kısmı, bu yüzeyler üzerinde ikili üçlü ve dörtlü Pt kümelerinin oluşumlarını incelemektedir. Bir çok farklı atomik konfigürasyonun toplam enerjilerinin hesaplanması ile elde edilen en düşük enerjili Pt kümeleri Şekil 1’de sunulmaktadır. Kaynakça 1. K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, S. C. Dubonos, I. V. Grigorieva, and A. A. Firsov, Science 306, 666 (2004). .. YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 P10 HgCdTe Malzemelerin Yüzey Kusurlarının EPD Tekniği İle İncelenmesi Elif Bilgilisoy, Yusuf Selamet İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü-Fizik Bölümü, 35430 İzmir Bu çalışmada mikrofizik laboratuarında silikon alt taban üzerine moleküler demet epitaksisi (MBE) yöntemi ile büyütülmüş cıva kadmiyum tellür (HgCdTe) malzemelerin büyütmeden kaynaklı yüzey kusurları incelenmiştir. Malzeme yüzeyindeki kusurları belirlemede aşındırma çukur yoğunluğu (EPD) tekniği kullanılmıştır. Bu yoğunluğu hesaplamak için farklı aşındırma methodları değişen oranlarda ve sürelerde HgCdTe malzemelere uygulanmıştır. Elde edilen sonuçlar atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak incelenmiştir. Silikon alt taban üzerine MBE yöntemi ile büyütülen HgCdTe örneklerinde büyütmeden kaynaklanan kusurlu bölgelere aşındırma methodu uygulandıktan sonra çukurlar oluşmaktadır. Bu çukurların oluşma sebebi kusur merkezi etrafındaki gergin bölgede artan kusur yoğunluğudur. Kusur yoğunluğunu hesaplamak için Everson (HF:HNO3:Laktik Asit) [1] ve Nakagawa (H2O:H2O2:HF) [2] aşındırma yöntemleri denenmiştir. Bu çalışmada uygulanan EPD teknikleri, oranları, malzemeye uygulanma süreleri ve sonuçları Tablo 1’ de gösterilmiştir. Tablo 1: EPD Teknik, Oran, Süre ve Sonuçları Aşındırma Methodu Nakagawa (20:20:30) Everson (0.5:4:25) Everson (1:4:25) Everson (1:4:25) Everson (2:4:25) Everson (2:8:25) Uygulama Süresi 30 sn. Sonuçlar (EPD) ― 30 sn. ~7x107cm-2 30 sn. ~1.5 x107cm-2 60 sn. ~1.6 x107cm-2 30 sn. ~2 x107cm-2 30 sn. ~1 x106cm-2 Nakagawa ve Everson aşındırma işlemlerinin sonuçları karşılaştırıldığında (Tablo 1) Nakagawa aşındırma işleminde sonuç elde edilememişken Everson aşındırma işleminin HgCdTe malzemesinde güzel sonuçlar verdiği görülmektedir. Bunun sonucunda HgCdTe malzemesinin büyütme yönelimine bağlı olarak (211B) yöneliminde Nakagawa EPD işleminin yüzeyde çukur oluşturmadığı düşünülmektedir [3]. Everson EPD işleminin ise Nakagawa tekniğinin aksine (211B) yöneliminde yüzeyde aşındırma çukurları oluşturduğu gözlenmiştir [3]. HgCdTe Şekil 1: HgCdTe malzeme yüzeyine Everson methodu uygulanmadan önceki SEM görüntüsü (solda, 10µm x10µm) ve sonraki SEM görüntüsü (sağda, 10µm x10µm). malzeme yüzeyi kimyasal öncesi ve sonrası olmak üzere SEM kullanılarak incelenmiştir (Şekil 1). Şekil 1’de soldaki sem görüntüsüne bakıldığında yüzey kusurlarının belirli bölgelerde, özellikle yüzey yapısının bozuk olduğu kısımlarda toplandığı görülmektedir. Sağdaki resimde ise Everson EPD işlemi sonucunda yüzey kusurları çevresinde yüzey yapısının bozuk olduğu kısımlarda aşındırma çukurları görülmektedir. Oluşturulan aşındırma çukurlarının detaylı incelemesi AFM ve SEM ile yapılmıştır. Kaynakça 1. J.D. BENSON, P.J.S., R.N. JACOBS, J.K. MARKUNAS, M. JAIME-VASQUEZ, L.A. ALMEIDA, A. STOLTZ, L.O. BUBULAC, M. GROENERT, P.S. WIJEWARNASURIYA, G. BRILL, Y. CHEN, and U. LEE, Topography and dislocations in 112B HgCdTe/CdTe/Si. 2. Yang Jianrong, G.H., Chen Xinqiang, Fang Weizheng, He Li, Dislocation assessment of CdZnTe by chemical etching on both {1 1 1}B and {2 1 1}B faces 3. Farrell, S.B., DISLOCATION DENSITY REDUCTION IN CADMIUM TELLURIDE AND MERCURY CADMIUM TELLURIDE GROWN ON SILICON USING THERMAL CYCLE ANNEALING. 2011 YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 P11 ONO Schiff Baz Ligandıyla Sentezlenen Polimerik Cu(II) ve Ni(II) Komplekslerinin Sentezi ve Karakterizasyonu Elif Güngör Balikesir Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi Fizik Bölümü, 10145, Balikesir, Türkiye Üç dişli Schiff baz ligandı 2–((E)–(2–hidroksi etilimin)metil)–1–naftenol ve tek çekirdekli [Cu(HL)2] (1) ve [Ni(HL)2H2O] (2) kompeksleri sentezlendi ve spektroskopik yöntemlerle karakterize edildi. Kompleks 1 ve 2 sırasıyla kiral P212121 ve Fddd uzay grubunda kristallenmiştir. Kompleks 1 ve 2’ nin kristal yapısında metal atomları simetri merkezindedir ve merkez atomları iki imin azot atomu ve iki phenoxo oksijen atomu ile bozulmuş kare düzlem geometriye sahiptir. Komplekslerde amin grubunun hidroksi oksijen atomu merkezi atomla koordinasyon yapmamıştır. Her iki komplekste O–H···O hidrojen bağları etkileşimiyle tek çekirdekli birimler bir boyutta polimerik bir zincir oluşturmaktadır. Son zamanlarda, nano teknolojinin gelişmesiyle ilginç yapısal ve manyetik özellik gösteren, iki ve daha fazla 3d geçiş metal iyonları (Cu, Ni, Co, Mn, Fe) içeren Schiff bazı komplekslerine büyük ilgi vardır [1-3]. Bu komplekslerin tek–molekül manyetizma, multielektron transferi, enzim, biyoinorganik modelleme, organik reaksiyonların katalizi, biyolojik sistemler ve metal enzimleri gibi birçok kullanım alanı bulunmaktadır. Ayrıca, ilginç manyetik özellik gösteren malzemeler, moleküler ve nano–ölçek seviyesinde mükemmel yüksek yoğunluklu bilgi depolama gibi çok önemli teknolojik uygulamalara sahiptir. Bu alanlardaki teknolojilerde, gelişme ve uygulama alanlarının artması ve çeşitlenmesi, manyetik özellik gösteren yeni malzemelerin geliştirilmesine bağlıdır. Bu nedenle, farklı amaçlar için farklı ligand sistemleriyle, yeni ve daha iyi özelliklere sahip malzemelerin araştırılması ve bu malzemelerin üretim gereksinimi artmaktadır. Şekil 1: Kompleks 2’nin hidrojen bağlarıyla bir boyutta oluşturduğu polimerik zincir Kaynakça 1. Elena A. Buvaylo, Vladimir N. Kokozay, Olga Yu. Vassilyeva, Brian W. Skelton, Julia Jezierska, Louis C. Brunel and Andrew Ozarowski ‘‘High–frequency, high–field EPR, magnetic susceptibility and X–ray studies on a ferromagnetic heterometallic complex of diethanolamine (H2L), [Cu4(NH3)4(HL)4][CdBr4]Br2.3dmf.H2O’’, Inorg. Chem., 44, 206-216, (2005). 2. Feng X., Ma L.F., Wang L.Y., Zhao J.S., ‘‘A unique tetranuclear nickel(II) complex containing pyridine–2– carboxaldehyde derivative bearing an intramolecular acetato: Synthesis, crystal structure and magnetic property’’, Inorg. Chem. Commun., 14, 584-589, (2011) 3. O. Kahn, Molecular Magnetism, Wiley–VCH, New York, 1993. YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 P12 A-Düzlemli ZnO İnce Filminde Derin Seviye Geçiş Spektroskopisi ile İncelenmesi Emre Gür,1 A. Arehart,2 G. Tabares,3 J.M. Chauveau,4 A. Hierro3 and S.A. Ringel2 Department of Physics, Faculty of Science, Atatürk University, Erzurum, 25240, TURKEY Department of Electrical & Computer Engineering, The Ohio State University, Columbus, 43210, OH, USA 3 Dpto. Ingenieria Electronica and ISOM, Universidad Politecnica de Madrid, Ciudad Universitaria s/n, 28040 Madrid, SPAIN 4 CRHEA-CNRS, 06560 Valbonne, France and University of Nice Sophia Antipolis, Parc Valrose, 06102 Nice cedex 2, FRANCE 1 2 Moleküler Demet Epitaksi metodu ile r-düzlemli safir üzerine katkısız olarak büyütülmüş olan adüzlemli ZnO filminde elektriksel olarak aktif derin seviye kusurlarını incelemk üzere derin seviye geçiş spektroskopisi (Deep Level Transient Spectrocopy, DLTS) kullanılmıştır. A-düzlemli ZnO Schottky diyotlarda E3(0.30eV), E4(0.49eV), E5(0.72eV) and E6(0.88eV) aktivasyon enerjilerine ve yaklaşık olarak 1014 cm-3 kusur yoğunluğuna sahip olan dört kusur belirlenmiştir. Bu kusurların taşıyıcı yakalama tesir kesitleri ve kaynakları hakkında bilgi edinmek için dört farklı doldurma zamanında (tf=0.1, 1, 10, 100 ms) ölçümler tekrarlanmıştır. E3 seviyesinin pik şiddeti doldurma zamanına karşı bağımlılık göstermezken, E6 seviyesinde eksponansiyel bağımlılık gözlenmiştir. Bununla beraber E5 seviyesinin lineer olarak düzenlenmiş nokta kusur davranışına atfedilen logaritmik yakalama kesiti gösterdiği gözlenmiştir. E4 seviyesinin ise band tipi bir davranış gösterdiği gözlenmiştir. .. YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 P13 Parabolik Potansiyel Altında GaAs Kuantum Noktanın İstatistiksel Mekaniksel Modellemesi Faruk Aşkın1, Nermin Aydın1, Duygu Akın1,2, Görkem Oylumluoğlu2,3 1 Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi - Fen Bilimleri Enstitüsü - Fizik Anabilim Dalı, 48000, Muğla 2 Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi – Fen Fakültesi – Fizik Bölümü, 48000, Muğla 3 Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi – Temiz Enerji Kaynakları Araştırma Geliştirme Merkezi Son yıllarda kuantum kuyu, kuantum tel ve kuantum nokta gibi düşük boyutlu yarıiletken yapıların fiziksel özellikleri, optoelektronik devre teknolojilerindeki uygulamalarından dolayı, ilgi odağı haline gelmiştir. Kuantum nokta lazerler gibi mikro elektronik uygulamalar, güneş gözeleri, tek elektron transistörleri ve kuantum bilgisayarları kuantum noktanın uygulama alanını oluşturmuştur. Bu çalışmada Gausyen potansiyel ile sınırlandırılmış GaAs kuantum noktanın istatistiksel mekaniksel modellemesi yapılmıştır. Bu model kullanılarak varyasyon metoduyla özdeğer ve özfonksiyonlar bulunmuş, kuantum noktanın iç enerjisinin manyetik alan bağımlılığı farklı sıcaklıklar için incelenmiştir. Gaussyen potansiyel ile sınırlandırılmış kunatum nokta, iyonlaşma ve tünelleme gibi kuantum mekaniksel olaylara izin verdiğinden diğer (parabolik ve sonsuz kare kuyu potansiyeli) potansiyel sınırlamalarından daha gerçekçi ve uygulanabilir bir modeldir. Dolayısıyla böyle bir kuantum noktanın derinliği ve erimi incelenmesi gereken en önemli parametrelerdir. Bu parametrelere bağlı olarak noktanın elektronik yapısının incelenmesi ve yine noktanın bir manyetik alan etkisinde kalması sonucunda termodinaik özelliklerinin incelenmesi ve hesaplanması öenmli hale gelmektedir. Bu amaçla manyetik alan içindeki bir parçacık için kuantum mekaniksel ve istatistiksel mekaniksel bir model oluşturulmalıdır. Dolayısıyla, iki boyutta kısıtlanmış potansiyel altında hareket eden bir elektron sisteminin, manyetik alan varlığında hamiltoniyeni; 1 E nls 2n l 1 c l g s V0 . 2 Bu enerji ifadesinden bölüşüm fonksiyonu; g * c cosh 4 Z (T , B, N ) * g c cosh cosh 2 elde edilir. Bölüşüm fonksiyonundan termodinamik niceliklere geçilmiştir. Bu hesaplamalar Spin Zeeman etkileşmelerinin varlığında parabolik sınırlandırma potansiyeli kullanılarak kuantum noktanın sıcaklık bağımlı ısı kapasitesi ve entropi ifadeleri türetilmiştir. Sıcaklık, Manyetik Alan, Gausyen Potansiyelin erimi ve Gausyen Potansiyelin derinliği gibi farklı parametrelere bağlı olarak ısı kapasitesi ve entropinin değişimleri incelenmiştir. 2 −1 e H= p+ A +V (ρ ) . 2m c ( ) Burada parantez açıldığında; 2 1 1 2 + V ρ + mω 2 ρ 2 + ωc Lz c 2m ρ 8 2 eB denkelmi elde edilir. Bura c siklotron m 2 V V0 e 2 R Gaussyen frekansı ve potansiyeldir. Bu diferansiyel denklem varyasyon yaklaşıklık metodu kullanılarak çözüldüğünde enerji özdeğer ve özvektörleri; 2 Şekil 1: Farklı sıcaklıklar için; iç enerjinin-manyetik alan ile değişi Kaynakça 1. B. Boyacioglu and A. Chatterjee, “Heat capacity and entropy of a GaAs quantum dot with Gaussian confinement”, Journal of Applied Physics 112, 083514 (2012). .. YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 P14 Katkısız ve Fe-F İkili Katkılı ZnS İnce Filmlerinin Optik Özelliklerinin İncelenmesi Fatma ÖZÜTOK, Vildan BİLGİN Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi, Fizik Bölümü, 17020 ÇANAKKALE Bu çalışmada, katkısız ve Fe-F ikili katkılı ZnS filmleri, ultrasonik kimyasal püskürtme tekniği kullanılarak 3005°C taban sıcaklığında ve farklı Fe-F katkı konsantrasyonlarında cam tabanlar üzerine büyütülmüştür. ZnS filmlerinin optik özelliklerinin üzerine başlangıç püskürtme çözeltisi içerisindeki Fe-F ikili katkısının etkisi incelenmiştir. Tüm filmlerinin kalınlıklarının 244-278 nm arasında değiştiği ve püskürtme çözeltisi içerisindeki Fe konsantrasyonunun azaldığı yüksek F konsantrasyonlarında film kalınlıklarının biraz azaldığı belirlenmiştir. Fe-F katkılı ZnS filmlerinin UV-Vis spektrofotometre ile 300900 nm dalgaboyu aralığında alınan geçirgenlik ve soğurma spektrumlarından faydalanılarak; yansıma katsayıları, lineer soğurma katsayıları, kırılma indisleri, sönüm katsayıları, dielektrik sabitleri hesaplanmış ve bu parametrelerin dalgaboyuna göre değişimleri incelenmiştir. Büyütülen katkısız ZnS filmlerinin görünür bölgede yaklaşık olarak %50 civarında geçirgenliğe sahip oldukları, yüksek Fe katkısında geçirgenliğin azaldığı yüksek F katkısında ise geçirgenliğin tekrar arttığı tespit edilmiştir. Katkısız ZnS filmlerinin kırılma indisi değerinin görünür bölgede ortalama 2,5 civarında olduğu, Fe-F katkısına bağlı olarak arttığı, fakat sadece F katkılı ZnS filmleri için tekrar azaldığı belirlenmiştir. Tüm filmlerin yasak enerji aralıkları (Eg) optik metot ile, Urbach parametreleri (E0) ise ln~h değişim grafiğinin lineer kısmının eğiminden hesaplanmıştır. Katkılı ve katkısız ZnS filmlerinin yasak enerji aralıklarının yaklaşık olarak 3,80 eV civarında olduğu ve Urbach parametrelerinin ise 430-640 meV arasında değiştiği belirlenmiştir. .. YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 P15 Düşük Sıcaklıklarda Üretilen Anatas-TiO2 Filmleri Ferhunde ATAY, İdris AKYÜZ, *Müge SÖYLEYİCİ, Banu ERDOĞAN Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Fizik Bölümü, 26480, Eskişehir *Okan Üniv. Sağlık Hizmetleri MYO, Tıbbi Görüntüleme Teknolojileri Programı, 34722, İstanbul Son yıllarda TiO2 ince filmleri; fiziksel, kimyasal ve optik özellikleri ile dikkat çeken ve gelecek vaat eden malzemeler olarak ilgi odağı olmaya başlamıştır. Bunun ana nedeni; bu filmlerin güneş pilleri, fotokatalizörler, gaz sensörleri, optik kaplamalar, opto-elektronik ve elektrokromik cihazlar gibi bir çok alanda önemli potansiyel uygulamalarının bulunmasıdır. Bu malzemelerin kristal formunda üretimlerinin (özellikle anatas yapı) yüksek sıcaklıklar gerektirmesi literatürde çözülmesi gereken bir problem haline gelmiştir. Bu çalışmada, TiO2 filmlerinin üretimi için, literatüre göre nispeten daha az tercih edilen TiCI4 kaynağı kullanılmış ve çöktürme işlemi Ultrasonik Kimyasal Püskürtme Tekniği ile düşük taban sıcaklıklarında cam tabanlar üzerine gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın asıl amacına uygun olarak, düşük taban sıcaklıklarında kristal yapıya sahip TiO2 filmlerin üretimi başarılmıştır. TiO2 filmleri Anatas, Rutil ve Brukit olmak üzere üç farklı kristal fazında oluşturulabilir.[1] Tetragonal yapıda kristalleşen Anatas ve Rutil TiO2 fazlarının optik bant aralıkları sırası ile 3.2 eV ve 3 eV’tur. Yüksek sıcaklıklarda Anatas fazı Rutil fazına dönüşür. Brukit fazı ise genellikle minerallerde bulunur ve kristal yapısı ortorombiktir [2,3].Bu filmler; güneş enerji dönüşüm sistemleri, fotokatalizörler, organik ışık yayan diyotlar, organik güneş pilleri ve gaz sensörleri gibi bir çok alanda umut vaat eden malzemelerdir [4-7]. Bu çalışmada elde edilen TiO2 filmleri; yapısal, optik ve yüzeysel özellikleri açısından incelenerek, teknolojideki potansiyel kullanım alanları araştırılmıştır. Şekil 1: 300°C (TCT1), 350°C(TCT2) ve 400°C(TCT3) taban sıcaklıklarında üretilen TiO2 filmlerinin XRD desenleri Kaynakça 1.Ning Wang W., Wuled Lenggoro I., Terashi Y., Oh Kim T., Okuyama K., One-step synthesis of titanium oxide nanoparticles by spray pyrolysis of organic precursors, Material Science and Enginerring, 123 (3), 194- 202 , (2005). 2.Castaneda L., Alonsso J. C., Ortiz A., Andrade E., Saniger J. M., Banuelos J. G.,Spray pyrolysis deposition and characterization of titanium oxide thin films, Material Chemistry and Physics, 77 (3) ,938-944, (2002). 3.Fujishima A., Hashimoto K., Watanabe T., TiO2 Photocatalysis, Fundamentals and Applications, BKC, Inc Publishers ,Japan ,(1999). 4.Sundari S. T., Raut N. C., Mathews T., Ajikumar P. K., Dash S., Tyagi A. K., Raj B., Ellipsometric studies on TiO2 thin films synthesized by spray pyrolysis technique, Applied Surface Science, 257 (17) , 7399-7404, (2011). 5.Yang S. H., Nguen T. P., Le Rendu P, Hsu C. S., Optical and electrical investigations of poly (pphenylene/vinylene)/silicon oxide and poly (p-phenylene/vinylene)/titanium oxide nanocomposites, Thin Solid Films, 471 (1-3), 230-235, (2005). 6.Hansel H., Zetti H., Kraush G., Kisselev R., Thelakat M., Schmidt H. W., Optical and electronic contributions in doubleheterojunction organic thin film solar cells, Advanced Materials, 15 (24), 2056-2060, (2003). 7. Süslü A., Özdemir M., Tekmen Ç., Çelik E., Cöcen Ü., Gümüş katkılı TiO2 nanofiberlerin elektro-eğirme yöntemi ile üretilmesi ve karakterizasyonu, Anadolu Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 10 (1), 277-284, (2009). **Bu çalışma Eskişehir Osmangazi BAP Komisyonu tarafından 201219005 nolu proje ile desteklenmiştir. .. YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 P16 Kalın (≥1μm) Mikro-Kristal Silisyum Malzemelerde Oksijen Gazı ile Oluşan Elektronik Değişimlerin İki Demetli Fotoiletkenlik Yöntemi ile Belirlenmesi Gökhan YILMAZ1, Hamza CANSEVER1, H.Muzaffer ŞAĞBAN1, Mehmet GÜNEŞ1*, Vladimir SIMIRNOV2, Friedhelm FINGER2 1 Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi Fen Fakültesi Fizik Bölümü 48000 Muğla/TURKEY 2 Forschungszentrum Jülich IEK-5 52425 Jülich/GERMANY Hidrojenlendirilmiş amorf silisyum (a-Si:H) ve hidrojenlendirilmiş mikro-kristal silisyum (µc-Si:H) ince film malzemeler çok eklemli güneş gözelerinde aktif bir şekilde kullanılmaktadır. Özellikle belirli bir kristal hacim oranın üstündeki µc-Si:H malzemeler ışık altında elektronik bozunum etkisi (StaeblerWronski etkisi) göstermemesinden dolayı silisyum tabanlı fotovoltaik malzemeler içerisinde önemli bir araştırma konusu oluşturmuştur[1]. Ancak atmosferik gazlar µc-Si:H filmlerin karanlık ve foto iletkenlik özelliklerinin artmasına veya azalmasına neden olmaktadır. İletkenlik değişimleri geri dönüşümlü(metastabilite) ya da geri dönüşümsüz(instabilite) olabilmektedir[2,3]. Malzemede oluşan atmosferik koşullardan kaynaklı elektronik değişimler veya atmosferik yaşlanma olarak bilinen bu problemin anlaşılması ve ortadan kaldırılması fotovoltaik uygulamaların teknolojiye aktarılmasının önünde önemli bir sorun olarak durmaktadır. Bu çalışmada, pürüzsüz cam taban malzemeleri üzerine büyütülmüş yaklaşık ~1000nm kalınlığındaki birbirinden farklı mikro yapılara sahip µc-Si:H film malzemelerde saf oksijen gazı içerisinde yaratılan elektronik değişimleri karanlık iletkenlik, fotoiletkenlik ve İki demetli fotoiletkenlik (Dual Beam Photoconductivity-DBP) yöntemleri ile incelenmiştir. Çok katmanlı siliyum güneş pillerinde kullanılan soğurucu katman kalınlığı 1-2 m mertebelerindedir. Bu kalınlıklarda silisyum film malzemelerde atmosfer gazlarından kaynaklı problemlerin optoelektronik yöntemlerle incelenmesi için malzemelerin pürüzsüz cam taban üzerine büyütülmesi zorunludur. Fakat, belirtilen kalınlıklardaki büyütülen silisyum malzemelerin pürüzsüz cam üzerine tutunması sorunludur, genellikle malzemeler kısa süre içinde cam üzerinden soyulmaktadır. Bu sorunu aşmak için, pürüzsüz cam taban malzemeler önce 10-30nm kalınlığında SiOx ara katmanı e-demet buharlaştırma yöntemi ile kaplanmıştır. Daha sonra, değişen silan gazı oranlarında silisyum film malzemeler yüksek frekanslı plazma yardımlı kimyasal buhar fazdan büyütme tekniği (VHF-PECVD) ile büyütülmüştür. Malzemelerin sahip oldukları kristal hacim oranları Raman spektrometresi aracılığı ile belirlenmiştir. Uzun süreli laboratuar atmosferinde malzemelerin bekletilmesi ile kontrolsüz bir şekilde ve Kriostat içinde saf oksijen gazında sabit sıcaklık altında bekletilerek kontrollü bir şekilde elektronik değişimler yaratılmıştır. Yaratılan elektronik değişimlerin oda sıcaklığında ve yüksek vakum ortamında incelenmesinden sonra ısıl işlem uygulanarak oluşan geri dönüşümlü (metastabilite) ve geri dönüşümsüz (instabilite) etkileri belirlenmiştir. Kararlıdurum fotoiletkenlik yöntemlerini uygulamadan önce, malzemelerin karanlık iletkenlik değerleri zaman bağlı olarak kayıt altına alınmış ve sabitlendikten sonra ölçümler gerçekleştirilmiştir. Uzun süreli (2yıl) laboratuar atmosferinde bekletilen malzemelerin ayrıntılı incelenmesinden sonra gerçekleştirilen ısıl işlem sonunda ortaya çıkan elektronik değişimler karşılaştırılmıştır. Karanlık iletkenlik, fotoiletkenlik ve DBP yöntemi ile elde edilen optik soğurma katsayısı bulgularında kayda değer değişimler elde edilmemiştir. Literatürde incelenen ince malzemelerde birkaç mertebe değişimler rapor edilmesine rağmen, kalın malzemelerin atmosfer koşullarından çok az etkilendikleri açıktır. Fakat, kriostat içinde yüksek saflıkta oksijen gazı içinde bekletilen malzemelerde ise kayda değer elektronik değişimler bulunmuştur. Kristal hacim oranını yüksek, Icrs>%20, µc-Si:H malzemelerde karanlık iletkenlik değerlerinde 1 mertebeye varan ve fotoiletkenlik değerlerinde 4-5 kata varan artışlar belirlenmiştir. Buna karşılık, DBP yöntemi ile elde edilen optik soğurma katsayısı spektrumunun düşük enerji bölgesinde kayda değer azalma ölçülmüştür. Karanlık iletkenlik ve fotoiletkenlik bulgularındaki artma Fermi seviyesinin iletkenlik bandına doğru kayması sonucu oluşabildiği ileri sürülmesine rağmen, optik soğurma katsayısı spektrumundaki azalma Fermi seviyesi altındaki enerjilerde yerelleşmiş elektronlarla dolu elektronik kusur dağılımında bir azalmanın olduğunu ortaya koymaktadır. Bu sonuç oksijen atomları tarafından belirli sayıda elektronik kusurların ortadan kaldırıldığını belirtmektedir. Amorf silisyum malzemeler ise oksijen gazından kayda değer bir değişim ortaya koymamıştır. Oksijen gazı sonrası gerçekleştirilen ısıl işlem sonrası ise, çok yüksek kristalli (Icrs>%70) silisyum film malzemelerde kısmen geri dönüşümsüz etki oluşurken, diğer malzemelerde oluşan elektronik değişimler tamamen geri dönüşümlü olarak ortadan kaldırılmıştır. Kaynakça 1. Staebler, D. L., Wronski, C. R. (1977), Reversible conductivity changes in Discharge Amorphous Si,Applied Physics Letter 31 (4) 2. Finger, F., Carius, R., Dylla, V., Klein, V., Okur, S., G.unes, M., (2003), Stability of microcrystalline..silicon for thin film solar cell applications, IEE Proc.-Circuits Devices Syst., Vol. 150, No. 4, 300-3008 3. Günes, M., Cansever, H., Yilmaz, G., Smirnov, V., Finger, F., Klomfass, J., Brüggemann, R. (2011) Metastability effects in hydrogenated microcrystalline silicon thin films investigated by the dual beam photoconductivity method. J Non-Cryst Solids YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 P17 Kromofor Sistemlerinde Kuantum Transport Hazan ÖZKAN, Özgür ÇAKIR İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü- Fizik Bölümü 35430,İZMİR Çoklu kromofor sistemlerinde egzitonlar vasıtasıyla enerji transferi mekanizmaları araştırılmıştır. Yoğunluk matrisi yöntemleri kullanılarak kuantum girişimin ve çevresel etkilerin enerji transferi verimliliği ve süreleri üzerindeki etkileri incelenmiştir.Yapılan çalışmalar fotosentetik moleküllerde enerji transferinin modellenmesi konusunda fikir vermektedir. Sistem farklı enerji değerlerine sahip olan reaksiyon merkezlerinden oluşmaktadır. Merkezler elektronik bağlar yardımıyla etkileşim halindedir. Egzitonlar aracılığıyla bu bölgelerde enerji transferleri gerçekleşir. Egzitonların merkezler arasındaki transfer olasılıkları Coulomb etkileşimleri yardımıyla hesaplanabilir.Ancak sisteme genel olarak bakıldığında Redfield Teori ve Master denklemleri kullanılarak egziton dinamiği mikroskobik boyutlarda incelenebilir.Model olarak yeşil kükürt bakterilerinde bulunan FennaMatthews-Olson (FMO) proteini örnek alınmıştır ve klorofil molekülleri arasındaki enerji transferleri incelenmiştir. Çevre ile sistem sürekli etkileşim halinde olduğu için bu tek yönlü bir mekanizmanın oluşmasına neden olur ve çevredeki değişiklikler dalga denkleminin yapısını da değiştirmeye başlar.Bu durum zamanla girişimin yok olmasına ve sistemde bilgi kaybına neden olur. Değişiklikleri matematiksel olarak ifade edebilmek için öncelikle Bloch denklemler kullanılarak yoğunluk matrisi Pauli matrisler cinsinden belirlendi. Redfield Teori ve Master denklemlerinin Lindblad formu yardımıyla sistem modellendi. Denklemin Hamiltonian kısmı enerjiler ve merkezler arasındaki geçişler Lindblad kısmı ise sistemin düzensizliğe geçişi ve transfer olasılıklarının yorumlanmasını sağladı. Yoğunluk matrisinin diagonal olmayan terimleri kuantum uyumluluğu hakkında bilgi verirken, girişim bozuldukça diagonal olmayan terimler de kaybolmaya başladı.Bu durum aynı zamanda sistemin saf halden karmaşık hale geçmeye başladığını görmemizi sağladı. Şekil 1: Bloch vektörlerin zamana bağlı değişimi (nx= mavi, ny= kırmızı, nz= sarı) Master denklemleri Laplace dönüşümü yardımıyla çözüldükten sonra sistemin zaman içerisindeki değişimini gösteren Bloch vektörler Bloch küre üzerinde incelendi.Bu sayede çevrenin sistem üzerindeki etkileri gözlemlendi. Zamanla diagonal olmayan bölümdeki nx ve ny vektörleri yok olurken, diagonal kısımdaki nz vektörü de küçülürek orijine yaklaştığı sistemin karmaşık bir duruma geçtiği görüldü. 1. 2. Kaynakça Environment – assisted quantum transport (New Journal Physics-2009 Patrick Rebentrost, Masoud Mohseni, Ivan Kassal, Seth Lloyd, Alan Aspuru-Guzik) Quantum Entanglement in photosynthetic light-harvesting complexes (Nature Physics 2010 Mohan Sarovar, Akihito Ishizaki, Graham R. Fleming, Birgitta Whaley) YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 P18 TiO2 Schottky Diyot Fotodedektör Irmak Karaduman1, Özlem Barin1, Dilber Esra Yıldız2, Selim Acar1 Gazi Üniversitesi, Fen Fakültesi, Fizik Bölümü, 06500, Ankara Hitit Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fakültesi, Fizik Bölümü,19030, Çorum 1 2 İnsan sağlığı için zararlı olan Ultraviyole (UV) ışınlarının tespit edilmesinde, UV fotodedektörler önemli bir rol oynamaktadır. Fotodedektörler son yıllarda önemli bir araştırma konusu haline gelmiştir. UV fotodedektörlerin yüksek sıcaklık yangın algılama optik haberleşme, vericilerin kalibrasyonu, duman algılama, hava kalitesi izleme vb. alanlarda önemli uygulamaları vardır. Bu foto dedektörleri tasarımında temel olarak yüksek hassasiyet, yüksek hız, duyarlılık ve düşük maliyetli tasarım özellikleri dikkate alınmaktadır. Geleneksel olarak GaN, elmas ve SiC temelli malzemeler UV fotodedektörler çalışılmaktadır. Ancak bu materyallerin yüksek maliyet ve düşük duyarlılık gibi dezavantajları bulunmaktadır. Son yıllarda TiO2 malzemeler sahip oldukları kimyasal ve fiziksel özelliklerle fotodedektör çalışmalarında hız kazanmışlardır. Bu malzemeler oldukça fotoaktif özellik sergilemektedirler [1]. UV ışık, serbest elektron-deşik çiftinin yoğunluğunu arttırmakta ve akımda değişim gözlenmesine yol açmaktadır. Bu çalışmada atomik tabaka biriktirme metoduyla TiO2 tabanlı Schottky diyot üretilmiştir. Üretilen numunenin fotodedektör parametreleri incelenmiştir. UV ışık altında (254 nm dalgaboylu) fotoakım ölçümleri yapılmıştır. UV ışık altında akım-gerilim karakteristikleri, tekrarlanabilirlik, tepki ve yanıt sürelerinin değişimleri incelenmiştir. Şekil 1. UV ışık altında zamana karşı fotoakım değişimleri Kaynakça 1. Xie Y., Wei L., Wei G., Li Q., Wang D., Chen Y., Yan S., Liu G., Mei L., Jiao J., Nanoscale Research Letters 2013,8:188 YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 P19 Heteroeklem Tabanlı Gaz Sensörleri Mehmet Demir1, M.Mürşit Sincar1, Irmak Karaduman1, Dilber Esra Yıldız2, Selim Acar1 Gazi Üniversitesi,Fen Fakültesi, Fizik Bölümü, 06500, Ankara Hitit Üniversitesi,Fen-Edebiyat Fakültesi, Fizik Bölümü, 19030, Çorum 1 2 Metal oksit yarıiletkenler, gaz sensör materyali olarak yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Gaz sensörü çalışmalarında yoğun olarak metal oksit (TiO2, ZnO, SnO2,HfO2) yapılar kullanılmaktadır. Metal oksit malzemelerin temel çalışma prensipleri gazların yüzeyde adsorplanmasıyla yüzey elektriksel dirençlerinin değişimidir. Bu tip gaz sensörlerinin yüksek sıcaklıklarda çalışmaları ise en büyük dezavantajlarıdır. Çalışma sıcaklığını düşürmek için çeşitli yöntemler uygulanmaktadır. Bu yöntemlerin başında heteroeklem yapılar gelmektedir. Heteroeklem yapıların duyarlılığı arttırdığı literatür çalışmalarında görülmektedir [1-3]. Bu çalışmada atomik tabaka biriktirme metoduyla Al/TiO2/Al2O3/p-Si ve Al/HfO2/Al2O3/p-Si Schottky diyotlar üretilmiştir. Üretilen numunelerin NO2 ve CO2 gazlarına karşı gaz algılama parametreleri incelenmiştir. 25-150 0C aralığında farklı gaz konsantrasyonlarında ölçümler alınmıştır. Artan gaz konsantrasyonuyla direnç değişiminde artış gözlenmiş, numuneler farklı konsantrasyonlar altında seçici, kararlı ve tekrar edebilen özellik göstermişlerdir. Aynı zamanda 1500C sıcaklıktan itibaren HfO2 numune NO2 gazına karşı anormal iletkenlik değişimi sergilemiştir [Şekil 1]. Bu anormal değişim, yüzey stokiyometrisinin değişimi ile açıklanmaktadır [4]. Şekil 1. Sıcaklığa bağlı direnç değişimi Kaynakça 1. Hu Y., Zhou X., Qiang Han, Quanxi Cao, Yunxia Huang, Materials Science and Engineering B99 (2003) 41/43 2. Dhawale D.S., Salunkhe R.R., Patil U.M., Gurav K.V., More A.M., Lokhande C.D., Sensors and Actuators B 134 (2008) 988–992 3. Ling Z., Leach C., Sensors and Actuators B 102 (2004) 102–106 4. Capone S., Rella R., Siciliano P., Vasanell L., Thin Solid Films 350 (1999) 264-268 YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 P20 Structural, Electrical and Optical Characterization of In GaN Layers Grown by Movpe Mehmet Tamer, M. Kemal Öztürk , Ali Gültekin, Süleyman Özçelik, Ekmel Özbay Educatıon Faculty, Zirve University , 27000/Gaziantep Department of Physics, Gazi University, Teknikokullar, 06500 Ankara, Turkey Nanotechnology Research Center, Bilkent University, 06800 Ankara, Turkey We present a study on n-type ternary InGaN layers grown by atmospheric pressure metalorganic vapour phase epitaxy (MOVPE) on GaN template/(0001) sapphire substrate. An investigation of the di®erent growth conditions onn-type InxGa1¡xN (x = 0:06 ¡ 0:135) alloys was done for a series of ¯ve samples. Structural, electrical and opticalproperties were characterized by a high resolution x-ray di®raction (HRXRD), Hall e®ect and photoluminescence (PL).Experimental results showed that the di®erent growth conditions, namely the substrate rotation (SR) and the change of total H2 °ow (THF) a®ect importantly properties of InGaN layers. This case can be clearly observed from analysis results. When the SR speed decreased, the HRXRD scan peak of the samples shifted along higher angle. Therefore, the increasing in the SR speed changed important structural properties of InGaN alloys such as the peak broadening,values of strain, lattice parameters and defects including tilt, twist and dislocation density. From PL results it is observed that the growth conditions can be changed to control the emission wavelength and it is possible to shift the emission wavelength towards the green. Hall E®ect measurement has showed that the resistivity of the samples changes dramatically when THF changes. In recent years, the nitride semiconductors have been widely used in opto-electronic and microelectronic device fabrication.[1;2] The group-III nitrides, InN, GaN and AlN form the active layers for the (Al, In) GaN-based light emitting diodes (LEDs) and laser diodes (LDs) whose emission wavelength ranges from green to ultraviolet light. Due to their wide band gap InGaN alloys are the basis for the fabrication of green{blue LEDs, either with simple p/n junction or with quantum well structures. The larger the In molar fraction and the smaller the bandgap. The emission shift from ultraviolet in the case of very low In content (< 0:03) to green when the In fraction is larger (> 0:2). Several growth parameters a®ect the ¯nal In/Ga ratio in the epilayers.[3¡5] Therefore, in this study the In fraction in the crystal, determined by high resolution x-ray diffraction (HRXRD), is varied by imposing different growth parameters. Namely, we examined the samples grown under di®erent total H2 °ow (THF) and substrate rotation (SR). Few literature exist about the e®ect of these parameters on the electrical and structural properties. The HRXRD measurements were performed by D8Discover diffractometer equipped on the primary side with a Ge(220) monochromator. Resistivity and Hall effect measurements were carried out by the vander Pauw method as a function of temperature, using square shaped (5£5 mm2) samples with four contacts in the corners. Either evapourated or annealed indium dots were deposited on the samples, and their ohmic behaviour was con¯rmed by the current{voltage characteristics. The measurements were made at different steps over temperature range 200{350 K using a Lake Shore Hall effect measurement system (HMS). Room temperature photoluminescence was measured using a standard set-up and He{Cd laser excitation operating at 325 nm.The SR a®ects importantly structural, electronic and optical properties of InGaN layers. It was observed that the HRXRD peaks of samples shifted towards lower angle, when the SR speed increased. The increase in the SR speed changes other structural properties such as strain, lattice parameter and In content. This case a®ects the electrical and optic properties. Mosaic structure is not an important change in defects, and it improves the quality of crystal structure with SR speed especially. It was also observed that as THF increases, the main PL peak towards lower wavelength and the electrical resistivity reduces suddenly and it exhibits metallic behaviour with very slightly depending on temperature. THF showed more effciency than SR on above properties. References 1. Huyal O, Ozel T, Koldemir U, Nizamoglu S, Tuncel D and Demir H V 2008 Optics Express 16 1115 2. Ozel T, Sari E, Nizamoglu S and Demir H V 2007 J. Appl. Phys. 102 113101 3. Korcak S, Ozturk M K, Corekci S, Akaoglu B, Yu H, Cak- mak M, Saglam S, Ozcelik S and Ozbay E 2007 Surface Science 601 3892 4. Bosi M and Fornari R 2004 J. Cryst. Growth 265 434 5. Fornari R, Bosi M, Avella M and Martin Jimenez 2002 J. Semiconducting and Insulating Materials 12th Interna-tional Conference, 30 June{5 July p76 YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11NİSAN 2014 P21 GaAs (211)B Hazır Tabanının Yüzey İncelemesi Mustafa POLAT, Elif ÖZÇERİ, Yusuf SELAMET İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü- Fizik Bölümü, 35430 İzmir Ticari olarak büyütmeye hazır alınabilen GaAs tabanının yüzey inceleme çalışmalarına literatürde fazla derecede rastlamak mümkündür [1-5]. Hazır olarak satın alınan GaAs taban üzerine Moleküler Işın Demeti Epitaksi (MBE) yardımıyla herhangi bir yapı veya katman büyütülmeden önce detaylı şekilde incelenmesi gerekmektedir. Bu çalışmanın temelinde ticari olarak satın alınan GaAs (211)B tabanının yüzey karakterizasyonu X-Işınları Kırınımı (XRD), X-Işınları Spektroskopisi (XPS) ve Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM) cihazları yardımıyla kimyasal işlem öncesi ve sonrası olmak üzere detaylı şekilde incelenmiştir. Son yıllarda gelişen teknoloji ile birlikte Galyum Arsenit (GaAs) tabanlar Moleküler Işın Demeti Epitaksi (MBE), Organik Metal Kimyasal Faz Epitaksi (MOVPE) ve Sıvı Fazı Epitaksi (LPE) gibi kristal büyütme yöntemleri için büyütmeye hazır şekilde ticari olarak bulunabilmektedir. Bu kristal büyütme yöntemleri arasında Moleküler Işın Demeti (MBE) yöntemi düşük sıcaklık, çok düşük basınç ve kontrollü büyütme yapılabilmesi ile öne çıkmaktadır [6]. MBE yöntemiyle büyütme yapılabilmesi için kullanılan hazır tabanın yüzeyi de diğer büyütme yöntemlerine oranla daha temiz ve daha kusursuz olmalıdır. Ticari olarak satılan GaAs tabanlar büyütmeye hazır olarak üretilirken yüzeyi korumak için büyütülen oksit katmanın yapısı ve içeriği detaylı olarak incelenmelidir. MBE yardımıyla büyütmelerde taban üzerine büyütülen katmanın taban kalitesiyle doğru orantılı olduğu düşünülürse tabanın kristal kalitesi ve yüzeyin incelemesi son derece önemlidir. Bu çalışmada taban yüzeyindeki oksit yapısı, tabanın kristal kalitesi ve pürüzlülük değerleri kimyasal işlemler öncesinde ve sonrasında XIşınları Kırınımı (XRD), X-Işınları Spektroskopisi (XPS) ve Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM) yardımıyla karakterize edilmiştir. Şekil 1. GaAs (211)B taban haritası (arcsec cinsinden) Yukarıda Şekil 2’de GaAs (211)B hazır tabanına ait bir taban haritası (wafer map) gösterilmektedir. Tabanın kristal kalitesi 18.54 arsec ile 20.88 arcsec arasında değişmektedir. Buradan hareketle bu taban üzerine büyütülecek katmanın kristal kalitesinin değerlendirmesi yapılabilir. Şekil 2. GaAs (211)B taban haritası (arcsec cinsinden) Kaynakça . 1. 2. 3. 4. 5. 6. Rei Vilar, M., et al., Characterization of wet‐etched GaAs (100) surfaces. Surface and interface analysis, 2005. 37(8): p. 673-682. Allwood, D., et al., Characterization of oxide layers on GaAs substrates. Thin Solid Films, 2000. 364(1): p. 33-39. Surdu-Bob, C., S. Saied, and J. Sullivan, An X-ray photoelectron spectroscopy study of the oxides of GaAs. Applied surface science, 2001. 183(1): p. 126-136. Massies, J. and J. Contour, Substrate chemical etching prior to molecular‐beam epitaxy: An x‐ray photoelectron spectroscopy study of GaAs {001} surfaces etched by the H2SO4 ‐H2O2‐H2O solution. Journal of applied physics, 1985. 58(2): p. 806-810. Sadowska, D., et al., Optimisation of the epi-ready semi-insulating GaAs wafer preparation procedure. Vacuum, 2003. 72(3): p. 217-223. Knodle, W.S. and R. Chow, Molecular Beam Epitaxy: Equipment and Practice. Handbook of Thin Film Deposition Processes and Techniques, 2001: p. 381. YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11NİSAN 2014 P22 Pürüzlü Cam Yüzeye Büyütülmüş n-Tipi Mikrokristal İnce Film Malzemelerde Saf Su ve Beyaz Işık ile Yaratılan Metastabilite Etkilerinin Fotoiletkenlik Yöntemleri ile İncelenmesi H. Muzaffer Sagban 1 , Mehmet Güneş1 , Vladimir Smirnov2 , Friedhelm Finger2 1 Mugla Sitki Koçman University, Faculty of Sciences, Physics Department, Kötekli Yerleskesi, 48000 Muğla, Turkey 2 Forschungszentrum Jülich, IEK-5 Photovoltaik 52425 Jülich ,German Kısmen n-tipi elektriksel iletkenlik özelliği gösteren amorf ve mikrokristal silisyum ince film malzemeler “çok yüksek frekanslı plazma yardımlı kimyasal buhar fazdan büyütme (VHF-PECVD) tekniği kullanılarak değişik silan (SiH 4) ve hidrojen (H2) gaz karışımı oranları kullanılarak pürüzlü cam taban malzemesi üzerine büyütülmüştür. Malzeme büyütme işleminden sonra iletkenlik ölçümleri için paralel gümüş metal kontaklar buharlaştırma yöntemi ile oluşturulmuştur. İletkenlik ölçümlerinde kontakların Ohmik özellik gösterdiği gerilim sınırları içinde dc gerilimi uygulanmıştır. Malzemelerde, o 80 C saf su içinde ve oda sıcaklığına vakum ortamında beyaz ışık altında yaratılan elektronik değişimler ( karanlık ve fotoiletkenlik artışları veya azalmaları) karanlık iletkenlik, foto iletkenlik ve iki demetli fotoiletkenlik (DBP) yöntemleri kullanılarak incelenmiştir. Ölçümlerin hepsi oda sıcaklığında ve yüksek vakumlu Cryostat kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Saf su içinde bekletilen yüksek kristal hacim oranına ve düşük kristal hacim oranına sahip malzemelerin karanlık ve fotoiletkenlik değerleri ciddi bir azalma gösterirken DBP yöntemi ile elde edilen relatif soğurma katsayısı spekturumunda herhangi bir kayda değer azalma ya da artma gözlenmemiştir. Elde edilen bu veriler doğrultusunda Fermi seviyesinin altındaki enerjilerde yerelleşmiş elektronlarla dolu elektronik kusur yoğunluklarında bir değişim olmadığını belirtmektedir. Karanlık ve fotoiletkenlik değerlerindeki azalmanın ise malzeme yüzeyinde biriken elektrik yüklerinin sebep olduğu enerji bantlarındaki bükülmeler sonucu Fermi seviyesinin iletkenlik bandından uzaklaşması sonucu olduğu anlaşılmıştır(1,2). Hiç kristal hacim oranı içermeyen amorf silisyum malzemenin ise saf su içinde bekletme sonucunda elektronik ve optoelektronik özelliklerinde kayda değer değişimin olmadığı bulunmuştur. Beyaz ışık altında bekletilen malzemelerde ise, amorf silisyum malzemenin karakteristik StaeblerWronski etkisi sonucu fotoiletkenlik değerleri kayda değer azalma gösterirken, DBP yöntemi ile ölçülen relatif optik soğurma katsayısı spekturumu düşük enerjilerde kayda değer artış göstermektedir. Bu sonuçlar, ışık ile amorf silisyum malzeme içinde yeni elektronik kusurların yaratıldığını ve literatürdeki bulguları teyid eder neticesindedir. Işık altında bekletilen mikrokristal silisyum malzemelerde ise son derece az fotoiletkenlik kaybı olmasına rağmen DBP spekturumunda kayda değer değişim gözlenmemiştir. Bu bulgular, belirli kristal hacim oranına sahip mikrokristal silisyum malzemelerin Staebler-Wronski etkisi göstermediği doğrulamaktadır. Saf su ve ışık altında yaratılan elektronik değişimler tamamıyla geri dönüşümlü olup, 430 K’de ısıl işlem uygulandığında ortadan kalkmaktadır. Genellikle pürüzsüz cam üzerine büyütülmüş malzemeler kullanılarak incelenen bu metastabilite etkilerinin bu çalışma ile pürüzlü cam üzerine büyütülmüş malzemelerde de incelenmiştir. Kaynakça: 1. M.Günes, H.Cansever, G.Yilmaz, H.M.Sagban, V.Smirnov, F.Finger, R. Brüggemann, Canadian Journal of Physics, 2014 (in press). 2. M.Günes, H.Cansever, G.Yilmaz, V. Smirnov, F.Finger, R. Brüggemann, J.Non-Crystalline solids, 358, p. 2074 (2012) YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 P23 Tek Çekirdekli Kobalt (III) Komplekslerinin Sentezi ve Karakterizasyonu Nil Görkem Arın¹ Elif Gungor¹ Balıkesir Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi Fizik Bölümü,10145, Balıkesir, Türkiye Üç dişli baz ligandı (HL1,HL2) ve bunun Co(III) kompleksleri, [Co(HL1)(L1)] (1) ve [Co(HL2)(L2)] (2) [HL1=2-((E)-(2-hydroxyethylimino)methyl)-4-chlorophenol ve HL2 = 2-((E)-(2hydroxyethylimino)methyl)-4-bromophenol] sentezlendi ve spektroskopik yöntemlerle karakterize edildi. Kompleks 1 ve 2’nin kristal yapıları , 100K’de tek kristal kırınım yöntemiyle belirlendi. Her iki kompleks trigonal kristal sistemde , R3 uzay grubuna kristallenmiştir. Her bir kobalt(III) atomu, iki imin azot atomu (N1 ve N2), iki phenoxo oksijen atomu (O2 ve O4) ve alkolik oksijen atomu (O1 ve O3) ile bozulmuş oktahedral geometriye sahiptir. Kompleks 1 ve 2’nin kristal yapısında komşu moleküller O-H• • •O hidrojen bağları ile birbirine bağlanmaktadır ve yıldız şeklinde bir paketlenme oluşturmaktadır. Schiff bazları, koordinasyon kimyasında uygulama alanı çok olan ligandların önemli bir sınıfını oluşturmaktadır. Schiff bazları ve bunların metal komplekslerinin pratik hayatımızdaki önemi de gün geçtikçe artmaktadır. Bunlar boyar maddelerin üretiminde , kozmetikte ,tarım alanında , polimerlerin üretiminde ,plastik sanayisinde ,elektronik endüstrisinde , uçak sanayisi gibi bir çok sanayi dalında kullanılmaktadır.İlginç yapısal ve manyetik özellikler gösteriyor oluşları , geniş kullanım alanlarına sahip olmalarında büyük rol oynamaktadır. Şekil 1: Kompleks 1’in hidrojen bağlarıyla oluşturduğu yıldız şeklindeki paketlenmesi Kaynakça 1. Y. Yahsi, H. Kara, L., Sorace, O. Buyukgungor, “Mono- and dinuclear Fe(III) complexes with the N202 donor 5-chlorosalicylideneimine ligands; synthesis, X-ray structural characterization and magnetic properties”, Inorg. Chim. Acta, 366, 191-197 (2011). 2. R. Kurtaran, S. Odabasioglu, A. Azizoglu, H. Kara, O. Sevi, O. Atakol, Cent. Eur. J. Chem. 7, 402–409 (2009). .. YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 5 NİSAN 2013 P24 Kuantum Mekaniğindeki 1 Boyutlu N – Simetrik Bariyer Tünellemesinin Yeniden İncelenmesi Özer Özdal İzmir Yüksek teknoloji Enstitüsü- Fizik Bölümü, 35430,İZMİR N sayıda simetrik kuantum bariyer potansiyeli için, propagation matriks metodu çalışılmıştır. Grafiksel çözümler tünelleme olayının incelenmesine ve özelliklerinin belirlenmesine imkan sağlamıştır. Parçacıkların bariyer engellerinden geçişi sonucunda, enerji seviyelerinin ayrılması önemli bir kuantum mekaniksel etkidir. Bu etkinin sonuçları parçacık dedektörleri için filtre modelleme, yarı iletken malzemelerden elektron geçişi gibi birçok alanda kullanılmaktadır. Yapmış olduğumuz çalışmada 1 boyutlu N – simetrik kuantum bariyer potansiyeli propagation matriks yöntemiyle yeniden ele alındı. İlk olarak eV0 enerjili ve L kalınlığında 1 boyutlu bariyer potansiyeli analiz edildi. Kuantize edilmiş enerjileri sağlayan analitik ifadeler yeniden bulundu. Buna ek olarak rezonans tünellemesi çalışıldı. Potansiyel bariyerlerinde kuantum tünellemesi analiz edilerek mevcut çalışmalar ile karşılaştırılması yapıldı. [1] – [4] Daha sonra MATLAB programı ile 1 boyutlu N – simetrik kuantum bariyer potansiyelinden parçacıkların geçiş olasılıkları ve enerji bant yapıları analiz edildi. Toplam 30 nm uzunluğundaki 1 nm kalınlığında grafen ve 1nm kalınlığındaki bor nitrit heteroyapısından elektron geçişi MATLAB programı kullanılarak analiz edildi. Son olarak belli bir enerjiye sahip parçacıklar için kuantum mekaniksel bir filtrenin nasıl tasarlanacağına dair önerilerde bulunuldu. Kaynakça 1. R. Eisberg and R. Resnick, Quantum Physics of Atoms, Molecules, Solids, Nuclei, and Particles, 2nd Ed. John Wiley, 1985. 2. N. Zettilli, Quantum Mechanics: Concepts and Applications, 2nd Ed. Wiley Publication, 2009 3. Enrique Peacock-L´opez, Exact solutions of the quantum double square well potential, 2006 4. Zhi Xiao, Shi-sen Du, and Chun-Xi Zhang, Revisiting 1-Dimensional Double-Barrier Tunneling in Quantum Mechanics, 2012 YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11NİSAN 2014 P25 HFO2 Schottky Diyot Yapıların Gaz Algılama Parametrelerinin İncelenmesi Özlem Barin 1, Irmak Karaduman1, Dilber Esra Yıldız2, Selim Acar1 Gazi Üniversitesi,Fen Fakültesi, Fizik Bölümü, 06500, Ankara Hitit Üniversitesi,Fen-Edebiyat Fakültesi, Fizik Bölümü, 19030, Çorum 1 2 Artan dünya nüfusu, gelişen teknoloji, doğal kaynakların bilinçsiz tüketilmesi, motorlu taşıtlar ve yüksek sıcaklıklarda yanma süreçlerine sahip endüstriler hava kirliliğini arttıran en önemli kaynaklar arasındadır. Karbonmonoksit (CO), Karbondioksit (CO2) gibi gazlar hava kalitesini olumsuz etkileyen kirleticilerin başında gelmektedir. Kabul edilebilir eşik değerleri CO 2 için 5000 ppm ve CO için 50 ppm’dir [1]. Atmosferik kirleticilerin konsantrasyonlarının ölçülmesi ve hava kirliliğinin önlenmesi için gaz sensörlerinin önemi gittikçe artmaktadır. Geleneksel gaz sensörü çalışmaları SiO2, TiO2, ZnO ve SnO2 gibi yarıiletken malzemelerle yapılmaktadır. Ancak HfO2 malzemeler sahip oldukları kimyasal ve fiziksel özellikler ile gaz sensörü uygulamalarında öncü malzeme olacaklarını göstermişlerdir [2-4]. Bu çalışmada atomik tabaka biriktirme metoduyla Al/HfO2/Al2O3/p-Si Schottky diyot üretilmiştir. Üretilen numunenin CO gaz algılama parametreleri incelenmiştir. 25-1500C aralığında farklı gaz konsantrasyonların ölçümler alınmıştır. HfO2 malzemelerin artan gaz konsantrasyonuyla direnç değişiminde artış, farklı konsantrasyonlar altında seçici, kararlı ve tekrar edebilen özellik sergilediği gözlenmiştir. Maksimum direnç değişimi 1500C’ de elde edilmiştir [Şekil 1] Kaynakça 1. http://www.baskentsaglik.com/gaz-olcumu/ 2. Wang Y.,. Yeow J.T. Senior W.,Member IEEE SENSORS 2008 Conference 3. Capone S., Leo G., Rella R., Siciliano P., Vasanelli L., Alvisi M., Mirenghi L., Rizzo A., J. Vac. Sci. Technol. A 16(6) Nov/Dec 1998 4. Durrani S.M., Al-Kuhaili M.F., MateR. Chem. and Phys. 109 (2008) 56-60 YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 P26 CdCl2 Ortamında Isıl İşlem Süresinin CdS/CdTe ince film güneş pillerinde Voc ve Isc parametrelerine etkisi Şadan ÖZDEN1, Habibe BAYHAN1, Jonathan D. MAJOR2, Adem DÖNMEZ1, Murat BAYHAN1, Yasemin ALTINAY1 ve Ken DUROSE2 Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi – Fizik Bölümü, 48000 Muğla, TÜRKİYE Liverpool Üniversitesi, Stephenson Yenilenebilir Enerji Enstitüsü, Liverpool, İNGİLTERE 1 2 CdCl2 ortamında ısıl işlem uygulanması CdTe tabanlı aygıtlarda gerek yapısal gerekse elektriksel özellikleri iyileştiren en önemli büyütme sonrası işlemdir. Bu teknikle güneş pili performansında önemli gelişmeler sağlanmış ve CdTe tabanlı fotovoltaik uygulamalar yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır. Bu çalışmada büyütme işlemi sonrası hiçbir işlem görmemiş, sadece oksijen ortamında işlem görmüş ve farklı sürelerle CdCl2 ortamında ısıl işlem görmüş CdTe güneş pili örnek grupları açık devre voltajı (V oc) ve kısa devre akımı (Isc) değerleri göz önüne alınarak incelenmiştir. Sonuçlar belirli sürelerde ısıl işlem uygulanmasının bu değerleri arttırdığını ve dolayısıyla ışık altındaki verimin arttığını göstermektedir. Bu çalışmada Liverpol Üniversitesi Stephenson Yenilenebilir Enerji Enstitüsünde üretilen CdS/CdTe güneş pilleri incelenmiştir. Büyütme sonrası bir örnek grubu hiç bir ısıl işleme tabi tutulmamış (AG), bir grup sadece oksijen ortamında ısıl işleme tabi tutulmuş (HT) ve diğer örnek gruplarına sırası ile 20, 40, 60, 100, 120, 145, 180 dakika süre ile CdCl2 ortamında ısıl işlem uygulanmıştır. Aydınlık altındaki akım voltaj karakteristikleri Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi Fotovoltaik Malzeme ve Aygıt laboratuarında Keithley 236 I –V ölçüm sistemi kullanılarak oda sıcaklığında alınmıştır. Şekil 1’de verilen aydınlıkta alınmış akım – voltaj karakteristiğinden de görüleceği üzere en düşük Voc ve Isc değerlerine sahip örnekler AG ve sonrasında HT örneklerdir. CdCl2 ortamında işlem gören örneklerde 20 dakikalık örnekten başlamak üzere Voc ve Isc değerleri artmış, I – V karakteristiği iyileşmiş (artan dolum faktörü) ve 145 dakika süre ile işlem gören örnekte en yüksek değerlere ulaşılmıştır. İşlem süresi daha fazla arttırıldığında ise 180 dakika süre ile işlem görmüş örnekte görülebileceği üzere bu değerler tekrar düşmektedir. 6.0x10-3 4.0x10 AG HT 20m 40m 60m 100m 120m 145m 180m -3 2.0x10-3 I (A) CdTe, güneş spektrumuna uygun yasak enerji bant aralığı ve yüksek soğurma katsayısı gibi özellikleri nedeniyle ince film güneş pili teknolojisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Büyütme sonrası CdCl2 ortamında yapılan ısıl işlemin; (i) tanecik boyutlarını büyütme (ii) CdTe ve CdS ara yüzeyinde enerji bant geçişini iyileştirmesi (iii) tuzak durumlarını pasifleştirerek yük taşıyıcı yaşam süresini arttırması gibi başlıca etkileri bulunmaktadır[1]. 0.0 -2.0x10-3 -4.0x10-3 -6.0x10-3 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 V (V) Şekil 1: İncelenen 9 örnek için aydınlık altında I- V karakteristikleri CdTe tabanlı aygıtlarda CdCl2 işlemi süresi veya miktarına bağlı olarak önce (Cl+Te – V2-Cd)- yapısının oluştuğu ve bu yapının bir alıcı şeklinde davranarak boşluk konsantrasyonunu arttırdığı daha sonra artan klor konsantrasyonun bu taşıyıcıları da nötralize ederek tekrar verimi düşürdüğü literatürdeki çalışmalardan bilinmektedir [2]. Sonuçlar bu durumla ilişkilendirilmiştir. Kaynakça 1. C.S. Ferekides and D.L. Morel, “Process Development for High VOC CdTe Solar Cells”, NREL Subcontract Report NREL/SR-5200-51605 (2011). 2. Y.Y. Proskuryakov, K. Durose, J.D. Major, M.K. Al Turkestani, V. Barrioz, S.J.C. Irvine, E.W. Jones, " Doping levels, trap density of states and the performance of co-doped CdTe(As,Cl) photovoltaic devices", Solar Energy Materials and Solar Cells, 93 (9), 1572–1581 (2009). YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 P27 Islak Kimyasal Aşındırma ve Oksit Katman Kaldırma İşlemleri Sonrası GaAs(211)B Yüzeyinin Raman Spektroskopisi Analizi Selin ÖZDEN, Enver TARHAN ve Yusuf SELAMET İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Fizik Bölümü, 35430 Urla-İzmir Bu çalışmada 625±25 µm kalınlığındaki katkısız büyütmeye hazır (epiready) GaAs(211)B tabanları farklı oranlarda hazırlanan H2SO4:H2O2:H2O karışımları farklı sürelerde uygulanarak temizlendi. Ek olarak; HF: H2O karışımı iki farklı oranda uygulanarak GaAs(211)B tabanlarındaki oksit katman kaldırma çalışmaları yapıldı. Kimyasal işlemlerden geçen GaAs tabanlarının yüzey morfolojileri optik mikroskop yardımıyla görüntülendi ve titreşim modları Raman Spektroskopisi kullanılarak gözlendi. Ayrıca, kimyasal aşındırma işlemi sonrasında kusur yapılarını incelemek için oda sıcaklığında Ar (+) lazer kullanılarak Raman haritalama yöntemi gerçekleştirildi. işlemi öncesinde 201 cm-1’de Ga2O3’e ait fonon modu gözlendi. Ayrıca 166 cm-1’de gözlenen pik HF:H2O karışımının yüzeyde As çökeltilerinin oluşturduğu sonucuna varıldı (Şekil 1). Ayrıca kusur yapılarını incelemek için örneğin belirlenen bölgelerinde Raman haritalama yöntemi kullanılarak piklerin şiddet değişimleri gözlendi (Şekil 2). 3000 1100 Deneysel Data Lorentzian Fit Egrisi Deneysel Data Lorentzian Fit Egrisi 1000 272,8 900 263,7 INTENSITY (a.u) INTENSITY (a.u) GaAs(211)B tabanları büyütmeye hazır olarak satın alınabilse de, büyütme öncesinde yüzeyde meydana gelen kusur ve kirliliklerin azaltılması, ayrıca koruyucu oksit katmanın kaldırılması gerekmektedir. GaAs tabanlarını büyütmeye hazırlamak için genellikle ıslak kimyasal aşındırma işlemi kullanılmaktadır. Islak kimyasal aşındırma işlemi; tabanın ilk önce aseton ve metanol yardımı ile temizlenmesini, ardından ise bazik ve ya asidik karışımlar ile yüzeyin aşındırılmasını içerir. GaAs tabanlarını aşındırmak için genellikle asidik bir karışım olan H2SO4/H2O2/H2O [1] ve ya bazik bir karışım olan NH4OH/H2O2/H2O [2] kullanılmaktadır. Koruyucu oksit katmanı kaldırmak için ise genellikle HF/H2O kullanılmaktadır [3]. Yapılan bu çalışmada büyütmeye hazır GaAs(211)B tabanları, büyütme öncesi yüzeyde oluşan organik kirlilikleri ve yüzey kusurlarını azaltmak amacıyla farklı oranlarda hazırlanmış H2SO4/H2O2/H2O karışımı ile aşındırıldı. Yüzeydeki koruyucu oksit katmanı kaldırmak amacıyla ise iki farklı oranda hazırlanan HF: H2O karışımı uygulandı. GaAs(211)B tabanlarına uygulanan kimyasal işlemlerin ardından yüzeyde meydana gelen kusurlar ve titreşim modları Raman Spektroskopisi yardımıyla gözlendi. GaAs(211)B örneklerine ait Raman spektrumlarında enine optik(TO) fonon modu 267 cm-1’de, boyuna optik (LO) fonon modu 290.5 cm1 ’de ve yüzey optik fonon modu (SO) ise 279.0 cm-1’de gözlenmektedir [4]. Yapılan çalışmalarda H2SO4/H2O2/H2O ve HF:H2O karışımı ile aşındırılmış örneklerin bazı bölgelerinde TO fonon modunun 268 cm-1’deki As2O3’e ait pik ile üst üste gelmesi sonucu LO fonon moduna kıyasla pik şiddetinin arttığı gözlendi. Bu durum, H2SO4/H2O2/H2O karışımının yüzeyde oksitlenmeye neden olduğu ve HF:H2O karışımının koruyucu oksit katmanı homojen olarak kaldıramadığını göstermektedir. Oksit katman kaldırma 800 700 600 265,2 265,182 2000 289,879 1000 500 291,8 400 197,5 150 200 166,2 250 300 350 -1 Wavenumbers (cm ) 400 450 0 200 400 -1 Wavenumbers (cm ) Şekil 1. 1HF:8 H2O karışımı ile oksit katman kaldırma işlemi (a)Uygulama Öncesi, (b)Uygulama Sonrası Raman spektrumu Şekil 2. 2H2SO4:1H2O2:1H2O ile aşındırılmış GaAs(211)B örneğinin (a)20.0x20.0 μm2’lik alandaki optik mikroskop görüntüsü, (b) 20.0x20.0 μm2’de 1 μm kaymalarla taranan alandaki 267.2 cm-1 piki şiddet değişimini gösteren Raman haritası Kaynakça 1. Liu, H., et al., The phase identification of the H2SO4/H2O2/H2O etched GaAs by XRD. 1999. 61(2): p.117 2. Song, J., et al., Wet chemical cleaning process of GaAs substrate for ready-to-use. 2004. 264(1): p.98-103 3. Rei Vilar., et al., Characterization of wet etched GaAs (100) surfaces. 2005. 37(8): p. 673-682 4. Quagliano, L.G., Detection of As2O3 on GaAs surface by Raman scattering.2000. 153(4): p. 240-244. Bu çalışma SSM-Gediz Projesi tarafından desteklenmiştir. YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 P28 Metaloproteinlerin Elektronik Özelliklerinin Kuantum Monte Carlo Yöntemi Kullanılarak İncelenmesi Selma Mayda İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Fizik Bölümü, 35430, Gülbahçe, Urla Canlı hücrelerin yapıtaşları proteinlerdir ve birçok yaşamsal faaliyette önemli görevleri vardır. Proteinler içeriklerine göre çeşitli guruplara ayrılırlar. Bunlardan metal atomu içerenleri metaloprotein olarak adlandırılır. Metaloproteinlere örnek olarak hemoglobin, vitamin B12 ve enzimler verilebilir. Hemoglobin demir (Fe) atomu, vitamin B12 kobalt (Co) atomu içermektedir ve yapılarındaki geçiş elementlerinden dolayı sıra dışı elektronik özelliklere sahip olabilirler. Metaloproteinlerden vitamin B12’nin elektronik özelliklerini inceleyebilmek için çok-orbitalli Anderson modeli çerçevesinde Yoğunluk Fonksiyoneli Teoremi + Kuantum Monte Carlo (DFT+QMC) yöntemini kullandık. Anderson modeliyle [1] geçiş metali 3d orbitallerini safsızlık, geri kalan kısmı ev-sahibi yapı olarak tanımladık. DFT+QMC yöntemi 3d orbitallerinde bulunan kuvvetli Coulomb etkileşmelerini hiçbir yaklaşım yapmaksızın hesaba katmamızı sağladı. Anderson modeli Hamiltoniyeni parametrelerini Gaussian programı kullanarak DFT yöntemi ile elde ettik. Daha sonra, Hirsch-Fye QMC algoritmasını [2] kullanarak QMC simülasyonları yaptık. Bu simülasyonlar ile 3d orbitalleri doluluk oranlarını, 3d elektronları manyetizasyonlarını ve manyetik alınganlıklarını hesapladık. Ev-sahibi elektronları için de aynı hesaplamaları yaparak vitamin B12’nin elektronik özelliklerini elde etmeyi hedefliyoruz. Ayrıca bu yöntemi, hemoglobinin ve Rutenyum içeren organik güneş pili boyalarının elektronik özelliklerini incelemek için kullanmayı planlıyoruz. Kaynakça: 1. F.D.M. Haldane and P.W.Anderson, “Simple model of multiple charge states of transition-metal impurities in semiconductors”, Phys. Rev. B, 13, 6, 2553:2559, 1976. 2. J.E.Hirsch and R.M.Fye, “Monte Carlo method for magnetic impurities in metals”, Phys. Rev. Lett., 56, 2521, 1986. YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 P29 Kuantum Kontrol ve Dolaşıklığın Yaratılması Sevil Altuğ, Özgür Çakır İzmirYüksek Teknoloji Enstitüsü- Fizik Bölümü, 35430 İzmir Bu çalışma kuantum sistemlerin gözlemler ve geri besleme mekanizmalarıyla kontrol edilebilmesini amaçlamaktadır. Bu amaçla kavite monokromatik olarak bir lazerle sürekli olarak uyarılmakta, ve bir taraftan kaviteden fotonlar sızmaktadır. Sızan fotonlar üzerinde yapılan ölçümler sayesinde kavitenin belirli kuantum durumlara çökmesi sağlanmakta, ve ölçülen foton sayısına/fotoakıma bağlı olarak dolanıklık üzerinde bilgi edinilebilmek mümkün olmaktadır. Sistemi uyaran kaynağın ölçüm sonuçlarına göre modüle edilmesiyle sistemin istenilen bir kuantum durumu oluşturması ve bu durumu saklaması sağlanabilir. Açık kuantum sistemler, bir kuantum sistemin içinde bulunduğu ortamla olan etkileşimleriyle bir bütün olarak ele alınan sistemlerdir. Çevrenin sistem üzerindeki etkileri (i)ölçümlerden kaynaklanan etkiler, (ii)sistemin kontrollü bir şekilde uyarılması ve (iii)sistemin kuantum uyumluluğunu kaybetmesine sebep olan çevresel etkilerdir. Sistemin çevre ile etkileşimini Markov yaklaşımı gibi yöntemler kullanılarak yaklaşık olarak hesaplanabilir. bağlı olarak dolanıklık üzerinde bilgi edinilebilmek mümkün olmaktadır. Şekil 2: Dolaşıklık oranı ile ilgili grafikler (i)Concurrence – gözlenen foton sayısı (ii)Sıçrama olasılığı – gözlenen foton sayısı Şekil 1: Kavite-atom sistemi ve homojen ölçüm Üzerinde çalıştığımız model sistem, temel olarak, bir kavite içerisinde hapsedilmiş iki seviyeli iki atomdan(iki qubitten) oluşuyor. Amaçlanan durum ise bu iki qubit arasında maksimum dolanıklığın yaratılmasıdır. Bu amaçla kavite monokromatik olarak bir lazerle sürekli olarak uyarılmakta, ve bir taraftan kaviteden fotonlar sızmaktadır. Sızan fotonlar üzerinde yapılan ölçümler sayesinde kavite belirli kuantum durumlara çökmesi sağlanmakta, ve ölçülen foton sayısına/fotoakıma Öncelikle kararlı halde sistemde olması gereken dolaşıklığı hesaplıyoruz. İkinci aşamada, kaviteden sızan fotonlar üzerinde doğrudan ölçüm yoluyla dolaşıklığın gelişimini inceliyoruz. Bunun için kuantum yörünge yaklaşımından (quantum trajectories approach) yararlanıyoruz.[1] Son aşamada sistemdeki etkisi düşük olan, homoyne ölçüm gibi- zayıf ölçümler uyguluyoruz. Bu aşamada kaviteden sızan fotonlar bir demet ayırıcı üzerinde güçlü bir lazer ile etkileşime sokuluyor. Devamında, demet ayırıcıdan çıkan demetler üzerinde sürekli ölçümler uygulanıyor .[2] Dolaşıklık oranını ölçmede çeşitli metodlardan yararlanabiliyoruz. [3],[4] Kaynakça 1. H.W. Wiseman and G.J. Milburn, Quantum Measurement and Control (Cambridge University Press, Cambridge, England, 2009 ). 2. J. Wang, H.W. Wiseman, and G.J. Milburn, Phys. Rev. A 71, 042309 (2005). 3. V. Vedral and M.B. Plenio, Phys. Rev. A 53 (3), 1619 (1998). 4. R. Tanas and Z. Ficek, J. Opt. B.: Quantum Semiclass. Opt. 6 (2006) S90-S97. .. YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 P30 Dalga Boyuna Bağlı Olarak CdS/CdTe Güneş Pillerinin Voltaj Bağımlı Empedans Karakteristikleri Yasemin ALTINAY1, Şadan ÖZDEN1, Jon MAJOR2, Adem DÖNMEZ1, Murat BAYHAN1, Habibe BAYHAN1 ve Ken DUROSE2 Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi – Fizik Bölümü, 48000 Muğla, TÜRKİYE Liverpool Üniversitesi, Stephenson Yenilenebilir Enerji Enstitüsü, Liverpool, İNGİLTERE 1 2 İnce film güneş pili teknolojisinin günümüzde en çok kullanılan üyelerinden biri CdTe tabanlı aygıtlardır. Pn eklem yapısına sahip güneş pillerinin elektriksel özelliklerinin incelenmesinde, en güçlü araçlardan biri empedans analizi yöntemidir. Bu çalışmada karanlıkta ve farklı dalga boylarındaki aydınlatma altında seçilen farklı besleme gerilimi değerlerine bağlı olarak, ince film CdS/CdTe güneş pili aygıt üzerine empedans spektroskopisi ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Ölçüm sonuçlarının analizleri sonucunda tipik aygıt ac eşdeğer devresinin birbirine seri bağlı iki paralel RC devresi (iki farklı zaman sabiti) ile modellenebileceği öngörülmüştür. Bu durum, aygıt yapısında birbirine seri iki eklemin varlığına işaret etmektedir. Söz konusu eklemlerden birisi CdS/CdTe eklemi, diğeri ise CdTe/Au arka kontağıdır. Dalga boyu ve besleme gerilimi ilk eklemin parametrelerini büyük oranda değiştirirken, arka kontak üzerinde önemli bir etkisinin olmadığı gözlenmiştir. Red Light 0 -20 -40 -60 Z''() İnce film p-CdTe/n-CdS güneş pilleri; güneş enerjisi üretiminde büyük ticari etkiye sahip olması nedeniyle önemli bir teknolojinin temelini oluşturmaktadır. ZnS, CdSe, HgTe gibi grup IIB-VIA bileşiklerinden olan CdTe, düşük erime sıcaklığı, geniş örgü parametresi ve yüksek iyonikliğe sahiptir [1]. Dolayısıyla CdTe bileşiği, ideal optik bant aralığına (1.47 eV) ve yüksek soğurma katsayısına (5.1x105 cm-1) sahip olması nedeniyle güneş pili uygulamaları için vazgeçilmezdir. Güneş pilleri üzerine yapılan empedans spektroskopisi ölçümleri ve analizi, aygıtın temel devre parametrelerini (seri, paralel direnç ve eklem kapasitans vb.) ve eşdeğer devre modelini belirlemede önemli elektriksel analiz tekniklerinden birisidir [2]. Bu çalışmada Liverpool Üniversitesi Stephenson Yenilenebilir Enerji Enstitüsünde üretilmiş verimi yülsek CdS/CdTe ince film güneş pilleri üzerinde kırmızı, mavi, yeşil ve gün ışığı renklerinde aydınlatma kaynakları kullanılarak voltaj bağımlı empedans ölçümleri yapılmıştır. Tüm ölçümler HP 4192A empedans analizörü kullanılarak oda sıcaklığında gerçekleştirilmiştir. -80 0V 0,3V 0,6V 0,9V -100 -120 -140 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Z'() Şekil 1: Kırmızı ışık altında CdS/CdTe Güneş Pilinin Voltaj Bağımlı Empedans Karakteristiği Şekil 1’de sadece kırmızı ışık altında elde edilen karakteristikler gösterilmiştir, diğer dalga boyları için de benzer sonuçlar elde edilmiştir. Yapılan çalışma sonunda CdS/CdTe ekleminin paralel direnç ve kapasitans değeri hem dalga boyuna hem de besleme voltajına bağlı olarak büyük oranda değişirken CdTe/Au arka kontağının bu değişimlerden etkilenmediği belirlenmiştir. Kaynakça 1. McCandless, Brian E. And Sites, James R. Handbook of Photovoltaic Science and Engineering, Chapter 14 “Cadmium Telluride Solar Cells” USA, 2005 2. S. Özden, H. Bayhan, A. Dönmez, M. Bayhan, "Measurement and comparison of silicon p-i-n-photodiodes with ac impedance at different voltages", 2008, Semiconductors, Volume 42, Issue 7, pp 834-837 – 2008. .. YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 P31 Epitaksiyel Grafen Üretimi ve Karakterizasyonu Yasemin KESKİN, Erdi KUŞDEMİR, Dilce ÖZKENDİR, Volkan FIRAT, Alnazir İBRAHİM, Burak ERDAL, Aysu ÖZARAS ve Cem ÇELEBİ İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü-Fizik Bölümü , 35430 İzmir Grafen, simetrik altıgen yapıdaki karbon atomlarından oluşmuş tek katman, iki boyutlu malzemedir. Kendine has özelliklere sahip grafen, tek atom kalınlığında olmasına rağmen dayanıklılığıyla elmas benzemektedir. Aynı zamanda grafendeki yük taşıyıcılarının hareketliliğinin (mobilite) çok yüksek olmasından dolayı, bilim insanları tarafından günümüz teknolojilerinde yaygın olarak kullanılan Si-tabanlı malzemelerin yerini alabilecek bir alternatif olarak kabul edilmektedir. Ancak grafenin bir enerji bandı aralığına sahip olmaması, mikroelektronik ve optoelektronik alanlarında transistör veya optik duyarlı bir malzeme olarak kullanılmasına engel olmaktadır. Laboratuvarımızda tek katmanlı grafen elde etmek için yaygın olarak kullanılan birkaç yöntem üzerinde çalışılmaktadır. 2010 yılında A. Geim ve K. Novoselov’un Nobel ödülünü de kazanmalarını sağlayan ‘Mikromekanik ayrıştırma yöntemi ile SiO 2 tabanları üzerine grafen eldesi’ kullandığımız yöntemlerden bir tanesidir. Elde edilen grafen örneklerinin Optik Mikroskop ve Raman Spektroskopisi ile karakterizasyonları yapılmaktadır [1]. Diğer taraftan Si tabanlı teknolojilere uyumlu, daha az safsızlığa sahip, tek katmanlı ve yüksek homojenlikte epitaksiyel grafen elde etmek için Ref.[1,2]’de de sunulan ‘Ultra yüksek vakumda (UHV) Silikon Karbür (SiC) tabanları üzerine epitaksiyel grafen sentezi’ yöntemi kullanılmaktadır. Epitaksiyel grafen tabakaları özellikle SiC tabanı C-yüzeyinde büyütülmektedir. Elde edilen epitaksiyel grafenlerin katman sayısı ve homojenliğini belirlemek için Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM) ve Raman Spektroskopisi analizleri uygulanmaktadır. İleriki aşamalarda üretimi yapılan tek katman grafenler üzerine, dünyada yeni denenmeye başlanmış ‘Blok Kopolimer Litografisi‘ yöntemi uygulanacak ve bu sayede grafen nanoşerit ağları (GNA) elde edilecektir. Bu yöntem sayesinde tek katman grafende yasak enerji bandı aralığı oluşturulması amaçlanmaktadır. Yarıiletken özellikler kazandırılmış GNA örneklerinin band aralığı büyüklüğü, taşıyıcı yük yoğunluğu, taşıyıcı hareketliliği gibi elektronik taşınım parametreleri, düşük sıcaklıklardan (10 mK) oda sıcaklığına (300 K) kadar geniş bir aralıkta belirlenecektir [1]. Bu toplantıda SiC tabanı üzerinde UHV koşulları altında ürettiğimiz Epitaksiyel grafen örnekleri üzerinde gerçekleştirdiğimiz AFM ve Raman Spektroskopisi ölçüm sonuçları sunulacaktır. Bu çalışma 112T773 proje numarasıyla TUBITAK tarafından desteklenmektedir. Kaynakça 1. C.Çelebi et al./CARBON 50 (2012) 3026-3031 2. C.Çelebi et al./Applied Surface Science 264 (2013) 56-60 .. YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 P32 Yoğunluk Fonksiyonel Kuramını Kullanarak Metaloproteinlerin Elektronik Yapısının Haldane-Anderson Modeliyle İncelenmesi Zafer Kandemir İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü- Fizik Bölümü,35430 İzmir Haldane-Anderson modeli, yarı-iletken bir maddeye geçiş elementi safsızlıklar eklendiğinde oluşan sistemin elektronik özelliklerini betimlemek için geliştirilmiştir. Birçok metaloproteinin elektronik yapısı bu duruma benzemektedir. Metaloprotein olan ve içerisinde geçiş elementi kobalt (Co) atomu bulunan vitamin B12’yi, Haldane-Anderson Hamiltoniyeni ile modelledik. Vitamin B12’nin, Haldane-Anderson modelini oluşturmak için yoğunluk fonksiyoneli kuramını kullanarak çok-orbitalli Anderson modelinin safsızlık atomu ve ev-sahibi enerji seviyeleri ile bunlar arasındaki hibridizasyon parametrelerini hesapladık. Etkin Anderson modelini oluşturduktan sonra modelin fiziğini daha iyi anlamak için Hartree-Fock türü ortalama-alan yaklaşımını uyguladık. Böylelikle hesaplarımızı kuantum Monte Carlo yönteminden gelen sonuçlar ile karşılaştırabiliriz. .. YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 P33 Grafen Nanoyapılarda Multi-egziton Oluşumu JülideYıldırım, Özgür Çakır İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü- Fizik Bölümü, 35430 İzmir Ters Auger etkisi yüksek enerjili bir egzitondan enerji korunumunun izin verdiği ölçüde daha düşük enerjili egzitonların oluşmasıdır. Mekanizması ise Coulomb etkileşimi vasıtasıyla yüksek enerjili yüklerin kinetik enerjilerinin yeni egzitonlara çevrimidir. Kuantum noktacıklarda teorik ve deneysel yapılan çalışmalarda multi-egziton oluşumu ve buna bağlı olarak kuantum verimlilikteki artış bildirilmiştir[1,2]. Grafen nanoyapılar için de kuantum noktacıklar için yapılan analizin benzeri sunulacaktır. Sınırlandırılmamış grafen sıfır bant aralığına sahiptir, ve kristal momentuma lineer olarak bağımlı altı adet Dirac noktasına sahiptir . Grafen nano-pullarda, grafen şeritlerde periyodik olarak deliklere sahip grafen yapılarda kuantum boyut etkisi nedeniyle bir bant aralığı oluşabilmektedir. Bir band aralığının ortaya çıkması grafen nanoyapıları güneş pili uygulamalarına potansiyel olarak uygun hale getirir. Sınırlanmamış yapılar yer değiştirme altında simetriye sahip olduğu için momentum korunmakta, bu da ters Auger hızını azaltmaktadır. Fakat nano yapılarda momentum korunumu şartının gevşemesi yanında, Coulomb etkileşiminin etkisi artmakta bu da ters Auger etkisi hızını artırmaktadır. Grafen nano yapılardaki ters-Auger etkisi teorik olarak sunulacaktır. Bu yapıların elektronik yapılarını elde etmek ve Coulomb matris öğelerini hesaplamak için sıkı bağlanma ve etkin kütle yöntemleri kullanılmıştır. Kaynakça 1. J. A. McGuire, M. Sykora, J. Joo, J. M. Pietryga, V. I Klimov, “ Apparent versus true carrier multiplication yields in semiconductor nanocrystals”, Nano Lett. 10, 2049(2010) 2. R.J. Ellingson, M.C. Beard, J.C. Johnson, P. Yu, O.I. Micic, A.J. Nozik, A. Shabaev and A. L. Efros, “Highly efficient multiple exciton generation in colloidal PbSe and PbS quantum dots”, Nano Letters 5, 865 (2005); YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 P34 Cu-Al Alaşımındaki Farklı Türdeki Polyhedron Topakların Yapısal Özelliklerinin Moleküler Dinamik Yöntemi ile Belirlenmesi Fatih Ahmet ÇELİK Bitlis Eren Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi Fizik Bölümü, 13000 Bitlis Bu çalışmada Moleküler Dinamik Benzetim Yöntemi kullanılarak Cu-Al alaşımındaki Kristal tip ve icosahedral (icos) tip polyhedron yapıdaki topaklanmalar Gömülmüş Atom Modeli potansiyel enerji fonksiyonu ile belirlenmiştir. Icos ve kusurlu icos yapıdaki polyhedronlar cluster-type index (CTIM) metodu ile kristal yapıdaki polyhedronlar ise new cluster-type index (CTIM-2) metodu kullanılarak incelenmiştir. Çalışma sonuçları model sistem içinde basınç etkisinin bu tür polyhedron yapıdaki topaklanmaların yapısal özelikleri üzerinde önemli bir rol oynadığını göstermiştir. Çeşitli yapıdaki polyhedron topaklanmaların yapısal özelliklerini tanımlamak için, Honeycutt-Andersen modeline dayalı olarak belirlenen bağlı çiftlerin bu polyhedron topaklarının içindeki sayısı baz alınmıştır. Bu amaçla, bir polyhedronu meydana getiren bağlı çiftlerin sayısını temsil eden üç tane sayı ile polyhedron topağının merkez atomuna bağlı komşu atom sayısını (koordinasyon sayısı) temsil eden bir tane sayı CTIM modelini tanımlar. Örnek olarak, (12 0 12 0) ideal bir icos türü polyhedron topağını gösterirken, sırasıyla (12) merkez atoma bağlı komşu atom sayısını, (0) 1441 bağlı çiflerin sayısını, (12) 1551 bağlı çiftlerin sayısını, (0) ise 1661 bağlı çiftlerin sayısını temsil eder. Benzer şekilde, (12 2 8 2) gösterimi ise kusurlu (defective) bir icos polyhedron topağını temsil eder [1]. Şekil 1 CTIM ve CTIM-2 modeline göre model alaşım sisteminde belirlenen 400 atomluk bir nanotopak içindeki farklı türde polyhedronları göstermektedir. Bu şekilden görüldüğü üzere büyük bir nano-topağı farklı türde polyhedronların bir araya gelmesinden meydana gelir ve basınç, sıcaklık, soğutma hızı gibi termodinamik etkenler bu polyhedronların yapısal özelliklerini değiştirebilir. Bu tür topaklanmalar faz dönüşüm sıcaklıkları, iç enerji, entalpi gibi sistemin bazı fiziksel özelliklerini değiştiren önemli yapılardır sonucuna varabiliriz. Şekil 1. Model sistemdeki 400 atomluk bir nano-topağın içindeki farklı türdeki polyhedronlar ( Kırmızı ve mavi atomlar CTIM yöntemi ile belirlenen polyhedron topaklarıdır) Kaynakça 1. D.W. Qi, S. Wang, “Icosahedral order and defects in metallic liquids and glasses”, Physical Review B, 44, 884-887 (1991). YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 P35 Dispersion of Loss Angle in Nonideal Heterojunctions: Nyquist & Bode Plots of Complex Capacitance Murat BAYHAN , Bülent KOCAKIR, Habibe BAYHAN, Emre KARAMAN, Adem DÖNMEZ, Yasemin ALTINAY, and Ş. ÖZDEN Muğla Sıtkı Koçman University, Faculty of Science, Physics Department, 48170, Kötekli, Muğla, Turkey [email protected] The key objective of the work is to evaluate the Cole-Cole (Nyquist) and Bode plots of the complex capacitance data corresponding to a novel equivalent circuit whose characteristic performance in particularly appropriate with the dynamics of charge transport in heterojunctions with interfacial traps in the scope of parallel RC methodology. Admittance spectroscopy (AS) serves as a powerful method of investigating the dynamics of charge transport caused by frequency dependent effects of self-induced of voltages and the electrostatic charge storage referred collectively to as susceptance and forms the imaginary part of complex admittance whilst conductance assembles the real part. The Im(C) vs Reel(C) plots associated with a variety of Rp1 corresponding to the equivalent circuit proposed for nonideal heterojunctions (i.e. including the interfacial traps) represent a semicircle which is reasonably traversed with decreasing frequency before the vertical spur makes a significant contribution if the Cp1/Ct1 is very large. However, semicircle does not become well developed if the ratio is close to unity. The magnitude of complex C versus w characteristics displayed a sharp decrease with a negative slope at frequency in the range 103<w<101 rad/s. Nevertheless, it decreased gradually over a shoulder whilst the curves as a function of Rp1 combine into to a single curve. It saturates to zero beyond. Moreover, the variation of loss angle, versus angular frequency displayed two main features: Two broad extremes correspond to a region of G(w)w2 followed by a saturated value of conductance, were apparent and secondly a sharp fall-off varying with w to zero due to dc component. The former peaks have kept to moving towards to lower frequency regime, as Rp1 increases. Consequently, all the characteristics converged to a single one (Rp1-free), and formed virtually the second extreme. Cp1 Ct1 Cp2 Rt1 Rp1 Ct2 Rt2 Rp2 Figure 1: (a) Trap equivalent circuit, and the corresponding (b) Nyquist (c) & Bode plots. References 1. A. K. Jonscher, Dielectric Relaxation in Solids, Chelsea Dielectrics Press Limited, London, 1983. 2. E. Barsoukov, J.R. Macdonald, Impedance Spectroscopy: Theory, Experiment, and Applications, A John Wiley & Sons, Inc., Publication, Wiley Interscience, 2005. YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 P36 Safsızlık Etkisi Altındaki Kuantum Nokta Sistemi: Şekillenim Etkileşim Yöntemi Zeynep DEMİR, Kadir AKGÜNGÖR, Serpil ŞAKİROĞLU ve İsmail SÖKMEN Dokuz Eylül Üniversitesi Fizik Bölümü, 35390 İzmir Şekillenim etkileşim yöntemi kullanılarak çekici safsızlık etkisi altında olan elektronlu kuantum nokta sisteminin taban durum enerjileri ve dalga fonksiyonları hesaplanmıştır. Taban duruma ait spin geçişlerine ve toplam elektron yoğunluğuna safsızlığın etkisi sistemin yoğunluğu değiştirilerek incelenmiştir. Ayrıca farklı elektron sayıları için sistemin taban durum enerjilerinin Kuantum Monte Carlo sonuçlarıyla uyumlu olduğu görülmüştür. Son yıllarda, iki boyutlu kuantum nokta sistemlerinde korelasyon etkilerinin anlaşılabilmesi için bir çok çalışma yapılmıştır [1,2,3]. Sıfır manyetik alanda, sistemin yoğunluğunun azaltılması, korelasyon etkilerinin baskın olmasına neden olur. İki ve üç boyutlu elektron gazında, yoğunluğun belirli bir kritik değerinin altında, elektronlar elektron-elektron etkileşimini minimize etmek için uzayda lokalize olmak üzere Wigner Kristalini oluştururlar [4]. Kuantum Monte Carlo simülasyonlarında, parabolik kuantum nokta sistemlerinin Wigner Kristali durumuna, iki boyutlu elektron gazından daha yüksek yoğunluk değerlerinde geçtiği görülmüştür. Benzer şekilde bu geçiş, iki boyutlu elektron gazı safsızlık etkisi altında olduğunda daha yüksek yoğunluk değerlerinde gözlenir [5]. Bu bağlamda, kuantum nokta sistemlerinde sistemin küresel simetrisini bozacak şekilde yerleştirilmiş düzensizlik potansiyellerinin etkisini incelemek önemli hale gelmektedir. Literatürde düzensiz kuantum nokta sistemlerini incelemiş birçok çalışma bulunmaktadır [6,7]. Bu çalışmada, farklı olarak çekici bir gausyen potansiyeli ile temsil edilmiş düzensizlik etkisindeki, 2 ile 6 arasında elektron Şekil 1: Safsızlık etkisi altındaki 3 elektronlu sistemin toplam elektron yoğunluğuna ait kontur grafiği. içeren parabolik kuşatma etkisindeki kuantum nokta sisteminin taban durum enerjileri ve dalga fonksiyonları Şekillenim Etkileşim Yöntemi [2,3] ile elde edilmiştir. Düzensizlik potansiyelinin sistemin taban durum spin geçişleri üzerindeki ve toplam elektron yoğunluğu üzerindeki etkisi (Şekil 1) ayrıntılı olarak incelenmiştir. Kaynakça 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. R. Egger, W. Hausler, C.H. Mak and H. Grabert, “Crossover from Fermi liquid to Wigner molecule behavior in quantum dots”, Phys. Lett. 82, 3320 (1999) M. Rontani, C. Cavazzoni, D. Belluci and G. Goldoni, “Full configuration interaction approach to the fewelectron problem in artificial atoms”, J. Chem. Phys. 124, 124102 (2006). S. A. Blundell and K. Joshi, “Precise correlation energies in small parabolic quantum dots from configuration interaction”, Phys. Rev. B 81, 115323 (2010) B. Tanatar and D. M. Ceperley, “Ground state of the two dimensional electron gas”, Phys. Rev. B 39, 5005 (1989) S. T. Chui and B. Tanatar, “Impurity effect on the two-dimensional-electron fluid-solid transition in zero field”, Phys. Lett. 74, 458 (1995) B. Reusch and R. Eggers, “Impurity effects in few-electron quantum dots: Incipient Wigner Molecule Regime”, Europhys. Lett. 64, 84, (2003) K. Hirose and N. S. Wingreen “Ground state energy and spin in disordered quantum dots”, Phys. Rev. B 65, 193305 (2000) 1 YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014 P37 Schiff Temelli Nematojen Karışımının Mezomorfik, Morfolojik ve Optiksel Kırıcılık Özelliklerinin İncelenmesi Atilla Eren MAMUK, Nejmettin AVCI, Arif NESRULLAZADE Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi, Fen Fakültesi, Fizik Bölümü, 48000, Muğla, Türkiye Sıvı kristaller yeni teknolojik malzemeler olarak teknik, teknoloji, sanayi, bilim vb. alanlarında yüksek uygulama potansiyeline sahiptirler. Şu anda sıvı kristaller çeşitli mikroelektronik ve optolektronik cihazlarda ve bilgi kaydetme, saklama ve okuma sistemlerinde kullanılmaktadır. Bu çalışmada Schiff temelli nematojen karışımlarının mezomorfik, morfolojik ve optiksel özellikleri geniş sıcaklık aralığında incelenmiştir. Schiff temelli nematojen karışımları tek bir Schiff temelli nematojenden farklı olarak, daha geniş sıvı kristalik aralığına .. ve farklı mezomorfik özellikler ve mezomorfik derecelere sahiptirler. Çalışmada n-(4methoxybenzylidene)-4’-n-buthylaniline ve n(4-ethoxybenzylidene)-4’-n-buthylaniline karışımın meydana getirdiği sıvı kristalik mezofazın tipik tekstürlerinin morfolojik ve optiksel özellikleri, bu karışımın optiksel kırıcılık özellikleri ve termotropik faz geçişlerinde gözlenen heterofaz alanlarının termotropik özellikleri ayrıntılı şekilde incelenmiştir. Çalışmada elde ettiğimiz sonuçlar verilecek ve tartışmalar yapılacaktır.
© Copyright 2024 Paperzz
