Magnezyum kalkojenlerin yapısal elektronik ve titreşim özellikleri

Abstract

Anahtar kelimeler: MgS, MgSe, MgTe, yoğunlık fonksiyon teorisi, elektronikspectrum, band aralığı, fononBu tezin amacı magnezyum kalkojen materyallerinin yapısal, elektronik ve dinamiközelliklerinin düzlem dalga yapay potansiyel metodu, yoğunluk fonksiyon teorisi velineer tepki metodlarıyla araştırılmasıdır. Bu çalışmanın seçilme nedeni Mgkalkojenlerindört farklı kristal yapıda (kayatuzu, çinko sülfür, wurtzite ve nikelarsenik) kristalleşmesi ve geniş bant aralığına sahip olmalarıdır. Bu ilgi çekiciözelliklerinden dolayı bu yarıiletkenlerin yapısal ve elektronik özellikleri üzerinebüyük bir ilgi gösterilmiştir. Geniş bant aralıklarından dolayı bu materyaller maviışık spektrumu verdiklerinden dolayı optoelektronik teknolojisinde başarıylakullanılabilirler. Bu sebeple onların yapısal, elektronik ve titreşim özelliklerininincelenmesi önemlidir.Tez çalışmasının giriş bölümünde, Mg-kalkojenler için yapılan önceki çalışmalarverilmiş ve tezin amacı açıklanmıştır. İkinci bölümde ise bu yarıiletkenlerin kristalyapıları sunulmuştur. Üçüncü bölümde, yarıiletkenlerin elektron ve fononözelliklerinin incelenmesinde kullanılan deneysel teknikler açıklanmıştır. Tezindördüncü bölümünde ise düzlem dalga yapay potansiyel metodu, yoğunlukfonksiyon teorisi ve lineer tepki metodu özetlenmiş ve yoğunluk fonksiyon teorisininmagnezyum kalkojenlere nasıl uygulandığı açıklanmıştır.Tezin beşinci bölümünde, Mg-kalkojenlerin kayatuzu, çinko sülfür, wurtzite ve nikelarsenik fazlarının yapısal özellik sonuçları sunulmuştur. Bu yarıiletkenlerinelektronik özellikleri inceleme sonuçları ise altıncı bölümde verilmiştir.Materyallerin titreşim özellikleri inceleme sonuçları kayatuzu fazları için yedinci,çinko sülfür fazları için sekizinci, wurtzite fazları için dokuzuncu ve nikel arsenikfazları için ise onuncu bölümlerde sunulmuştur. Bu çalışma magnezyumkalkojenlerin dört farklı fazının titreşim özelliklerini inceleyen literatürdeki ilkçalışmadır. Tezin son bölümünde ise elde edilen sonuçlar tartışılmış ve ilerideyapılması planlanan çalışmalardan bahsedilmiştir.

Key Words: MgS, MgSe, MgTe, density functional theory, electronic spectrum, bandgap, phononsThe aim of this thesis is to investigate structural, electronic and dynamical propertiesof magnesium chalcogenide materials by employing the plane-wave pseudopotentialmethod, density functional theory and linear response technique. The reason forchoosing this topic is that these materials can be crystallized in different crystalstructures (such as rocksalt, zincblende, wurtzite and nickel arsenide) and canexhibit a wide range of electronic band gap. Due to these interesting properties therehas been great interest in the study of structural and electronic properties of thesesemiconductors. These materials are promising in the blue colour spectrum withlarge band gap. Thus, it is important to determine structural, electronic andvibrational properties of these semiconductors in order to succesfully apply them tooptoelectronic technology.In the introduction of this thesis, previous studies on these semiconductors have beencited. Moreover, we have explained the goal of this thesis. Then crystal structures ofthese semiconductors have been discussed in the second chapter. In the third chapter,experimental techniques for measuring electronic and phonon properties areexplained. In the fourth chapter of this thesis, the plane-wave pseudopotentialmethod, density functional theory and linear response technique are summarized.Then, the application of density functional theory to Mg-chalcogenides has beenexplained.In the fifth chapter, we have presented our structural results for rocksalt, zincblende,wurtzite and nickel arsenide phases of Mg-chalcogenides. Electronic results for thesesemiconductors are presented in the chapter six. After discussing electronicproperties, vibrational properties of Mg-chalcogenides have been presented inchapter seven for the rocksalt phase, chapter eight for zincblende phase, chapter ninefor wurtzite phase and chapter ten for nickel arsenide phase. This work is the firsttheoretical study on vibrational properties of Mg-chalcogenides in four differentphases to the best of our knowledge. In the last chapter of this thesis, our results havebeen discussed as well as the possible future works.