Developing graphene-organic hybrid electrodes for silicon based Schottky devices
Silikon tabanlı Schottky aygıtlar için grafen-organik hibrit elektrotlar geliştirilmesi
- Tez No: 511809
- Danışmanlar: DOÇ. DR. CEM ÇELEBİ, PROF. DR. CANAN VARLIKLI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Fizik ve Fizik Mühendisliği, Metallurgical Engineering, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez silikon tabanlı Schottky aygıtlar için grafen-organik hibrit elektrotlar geliştirilmesine odaklanmıştır. Grafen/Si arayüzünü geliştirmek için iki farklı set karboksilik asit bazlı kendiliğinden organize tek katman molekülleri kullanılmıştır. İlk kendiliğinden organize tek katman seti MePIFA ve DPIFA'dan oluşurken, ikinci kendiliğinden organize tek katman seti TPA ve CAR içerir. Buna ek olarak, P3HT-grafen iki katmanlı elektrot oluşturmak için bir elektron verici olduğu bilinen ve görünür spektrumda ışığa absorbe eden P3HT kullanılmıştır. Yalın ve kendiliğinden organize tek katman molekülleriyle modifiye edilmiş aygıtların akım-gerilim karakteristikleri grafen/Si arayüzeyinde bir Schottky birleşimi oluşumunu doğrulayan düzeltme davranışını gösterir. DPIFA aygıtı, MePIFA aygıtı ile karşılaştırıldığında kendiliğinden organize tek katman molekülü ve grafen arasında π-π etkileşimini engelleyen metil grubunun olmaması nedeniyle daha iyi diyot performansı sergilemiştir. Ayrıca, CAR tabanlı aygıt, grafen ve CAR arasındaki daha küçük enerji farklılıklarından dolayı TPA tabanlı aygıta göre daha iyi diyot karakteristiğini göstermiştir. P3HT-grafen iki katmanlı elektrodun Silikon bazlı Schottky fotodetektörlerin fotoduyarlılık karakteristiği üzerine etkisi ayrıca araştırılmıştır. Grafen/Si ve P3HT-grafen/Si akım-gerilim ölçüm sonuçları grafen/Si arayüzünde Schottky bağlantı oluşumunu doğrulayan düzeltme davranışını ortaya çıkarmıştır. Zamana bağlı fotoakım spektroskopisi ölçümleri mükemmel dayanıklılık ve hızlı tepki sergilemiştir. Ayrıca, P3HT-grafen fotodetektörün maksimum spektral fotoduyarlılığı grafen/Si fotodetektöre göre karşılaştırıldığında üç kat daha fazla artmıştır. P3HT-grafen aygıtlarının fotoduyarlılığında gözlenen artış yakın ultraviyole ve yakın kızılötesi arasındaki spektral aralık içinde P3HT den grafene yük transfer katkılanmasından kaynaklanmıştır. Son olarak, P3HT-grafen elektrodu grafen/Si fotodetektörün algılama hassasiyeti ve gürültü eşdeğer gücü geliştirdiği bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
This thesis focused on developing graphene-organic hybrid electrodes for silicon based Schottky devices. Two different sets of carboxylic acid based SAMs were used to improve the rectification character of the Schottky junction formed at graphene/Si interface. While the first set of SAMs consists of MePIFA and DPIFA, the second set of SAMs contains TPA and CAR. In addition to this, P3HT, which is known to be an electron donor and absorb light in the visible spectrum, was utilized to form P3HT-graphene bilayer electrode. Current-voltage characteristics of bare and SAMs modified devices showed rectification behavior confirming a Schottky junction formation at the graphene/Si interface. The DPIFA SAMs device exhibited better diode performance compare to MePIFA SAMs due to the absence of methyl group which hinders π-π interaction between SAMs molecule and graphene. Furthermore, the CAR-based device indicates better diode characteristic with respect to the TPA-based device due to smaller energy differences between graphene and CAR. The effect of P3HT-graphene bilayer electrode on the photoresponsivity characteristics of Silicon based Schottky photodetectors have been also investigated. Current-voltage measurements of graphene/Si and P3HT-graphene/Si revealed rectification behavior confirming Schottky junction formation at the graphene/Si interface. Time-resolved photocurrent measurements exhibited excellent durability and fast response speed. Moreover, the maximum photoresponsivity of P3HT-graphene/Si photodetector increased compared to that of bare graphene/Si photodetector. The observed increment in the photoresponsivity of P3HT-graphene/Si devices was attributed to the charge transfer doping from P3HT to graphene within the spectral range between near-ultraviolet and near-infrared. Finally, P3HT-graphene electrode was found to improve the specific detectivity and noise equivalent power of graphene/Si photodetectors.
Benzer Tezler
- Lityum iyon piller için üç boyutlu grafen/karbon nanotüp/silisyum nanokompozit anotların geliştirilmesi
Development of three-dimensional graphene/carbon nanotube/silicon nanocomposite anodes for lithium-ion batteries
SELİN DEMİRCİ
Doktora
Türkçe
2024
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN YAVUZ
- Serigrafik baskı ile LFP lityum-iyon batarya hücreleri: elektrot mürekkep formülasyonu ve performans incelemesi
Serigrafik baskı ile LFP lityum-iyon batarya hücreleri: Elektrot mürekkep formülasyonu ve performans incelemesi
SAMET USTA
Doktora
Türkçe
2026
EnerjiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TUĞRUL ÇETİNKAYA
- Designing, developing and using the anode of a microbial fuel cell by containing PDMS,carbon nanotubes and graphene
PDMS, karbon nanotüpler ve grafen içeren bir mikrobiyal yakıt hücresinin anotunun tasarlanması, geliştirilmesi ve kullanılması
ELİF HAZAL ŞAKAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEVENT TRABZON
- Syntheses, characterizations, and device fabrications of organic molecules for energy storage devices
Enerji depolama cihazlarında kullanılmak üzere organik moleküllerin sentezi, karakterizasyonu ve cihaz uygulamaları
SEBAHAT TOPAL
- Elektrokimyasal enerji depolama uygulamaları için nanoyapı-kontrollü elektrot malzemelerinin geliştirilmesi
Development of nanostructure-controlled electrode materials for electrochemical energy storage applications
NERİMAN SİNAN TATLI
Doktora
Türkçe
2024
KimyaBursa Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ECE ÜNÜR YILMAZ