C-BN hibrit yapılarının elektronik ve piezoelektrik özelliklerinin teorik incelenmesi

Abstract

Grafen ve hekzagonal boron nitrat yapıları gelecek nesil elektronik cihazlar için umut vaad eden yapılardır. Grafenin h-BN yapısıyla hibritlenmesi her iki malzemenin modifiye edilmiş özelliklerine sahip yeni yapıların elde edilmesine olanak tanımaktadır. Mekanik enerjinin elektrik enerjisine çevrilmesi ya da tersi olarak tanımlanan piezoelektrik özellik de bunlardan biridir. Bu tez çalışmasında h- BN hibridizayonunun grafenin bant yapısı ve piezoelektrik özellikleri üzerine etkisi temel-ilkeler prensibine dayalı hesaplamalar ile gerçekleştirilmiştir. Hesaplama sonuçlarımız göstermiştir ki farklı h-BN katkılaması malzemelerin piezoelektrik ve yasak enerji aralığı değerlerinde kontrol sahibi olmamızı sağlamaktadır. Direkt yasak enerji aralığı açıklığı ve ayarlanabilirlik sağlaması bakımından bu malzemelerin güneş pillerinde silikonun yerini alabilecek olması muhtemeldir. Yaygın olarak kullanılan üç boyutlu piezoelektrik malzemelerle kıyaslanabilir piezoelektrik sabiti değerlerine sahip olan C-BN hibrit yapıları yeni nesil nanoboyutlu elektronik uygulamaları için güçlü adaylardır.

Graphene and hexagonal boron nitride (h-BN) are promising two-dimensional materials for next generation electronics. Hybridization of the graphene with h-BN enables new materials with modified properties of graphene and BN for various applications. Piezoelectricity is one of these implementations, which enables to convert mechanical energy to electrical one or vice versa. Ab-initio based calculations are performed to detailed investigation of the h-BN hybridization effect on band gap and piezoelectricity of graphene. Our results show that different concentrations of h-BN doping facilitate the control on band gap and piezoelectricity of graphene. Direct band gap opening and tunability shows that these structures can be substitute silicon in solar cells. Comparable piezoelectric values with conventional bulk structures shows their promising applications in nanoscale electronics.