Calculation of electronic properties of multilayer graphene with Monte Carlo method and optical properties of graphene.

TEZ9651Tez (Doktora) -- Çukurova Üniversitesi, Adana, 2015.Kaynakça (s. 101-109) var.xv, 111 s. : res. (bzs. rnk.), tablo ; 29 cm.Bu tez calısmasında iki katmanlı grafenin elektronik tasınım ozellikleri Monte Carlo yontemi ile incelenmis, mumkun oldugu durumlarda tek katmanlı grafen ile karsılastırılmıstır. Ayrıca tek katmanlı grafenin optik sogurma ozellikleri de incelenmistir. ?Iki katmanlı grafen ters orgu uzayında Dirac noktaları olarak bilinen noktalar civarında dusuk enerjiler icin elektron enerjisinin dalga vektorunun karesi ile orantılı oldu?gu bir malzemedir. Tek katmanlı grafenin genel bir tekrarından sonra iki katmanlı grafen detaylı bir sekilde incelenmistir. Her iki durum icin c¸es¸itli mekanizmalardan kaynaklanan sac¸ılma oranları sayısal ve analitik olarak hesaplanmıs¸tır. ?Iki katmanlı grafen ic¸in akustik ve optik fonon sac¸ılmaları ve iyonlardan kaynaklanan sac¸ılmalar gozonune alınmıstır. ?Iki katmanlı grafende kimyasal potansiyel sıcaklıktan ba?gımsız olup sistemin Fermi enerjisine es¸ittir. ?Iki katmanlı grafende polarizasyon fonksiyonu d¨us¸ ¨uk sıcaklıklarda k = 2kF civarında bir tekilli?ge sahiptir ve sıcaklık arttıkc¸a yok olmaktadır. ?Iki katmanlı grafenin elektronik tas¸ınım ¨ozellikleri ensemble Monte Carlo yontemi ile incelenmistir. Hızzaman ve kararlı durum hız-elektrik alanı e?grileri elde edilmis¸, hız-alan e?grilerinin d¨us¸ ¨uk alanlardaki e?giminden dusuk alan mobilitesi hesaplanmıs¸tır. Elektronların hızları alan arttıkc¸a artmakta, belirli bir alan degerinden sonra sabit bir hıza eris¸mektedir. ?Iki katmanlı grafenin mobilitesinin sıcaklı?ga, elektron yo?gunlu?guna, iyon yogunluguna, akustik ve optik deformasyon sabitlerinin de?gerlerine ve alt taban malzemesinin dielektrik sabitine ba?gımlılı?gı incelenmis, sıcaklık arttıkca mobilitenin azaldıgı gozlenmistir.In this thesis the electronic transport properties of bilayer graphene is investigated by Monte Carlo method and these properties are compared with monolayer graphene whenever possible. In addition the optical absorption properties of monolayer graphene is also investigated. The bilayer graphene has a quadratic energy dependence on wave vector near the points known as Dirac points in the reciprocal lattice. After a general review of monolayer graphene, bilayer graphene is investigated in detail. Scattering rates due to various mechanisms are calculated by a combination of analytical and numerical methods. For bilayer graphene the scatterings due to acoustic and optic phonon and impurities are taken into account. The chemical potential in bilayer graphene is independent of temperature and is equal to the Fermi energy of the system. The polarization function has a mild discontinuity at k = 2kF at low temperatures and disappears as the temperature increases. The electronic properties of bilayer graphene is investigated by an ensemble Monte Carlo method. Velocity-time and steady state velocity-applied field curves are obtained and from the slope of velocity-field curves at low fields, the low field mobility of bilayer graphene is obtained. The dependence of mobility of bilayer graphene on temperature, electron concentration, impurity concentration, acoustic and optic deformation constants and on the dielectric constant of substrate of graphene is investigated and the mobility is observed to decrease as the temperature increases.Bu çalışma Ç.Ü. Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi tarafından desteklenmiştir. Proje No: FEF2013D7