Yüksek-sıcaklık süperiletkenlerinde ve Hubbard modelinde d(x 2 y 2 ) simetrili süperiletkenlik

Transkript

1 Yüksek-sıcaklık süperiletkenlerinde ve Hubbard modelinde d(x 2 y 2 ) simetrili süperiletkenlik Nejat Bulut İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Urla, İzmir Ç yılındaki keşiflerinden buyana yüksek-sıcaklık süperiletkenlerinin elektronik yapısını inceleyen birçok deneysel çalışma yapılmıştır. Bu deneyler göstermiştir ki yüksek-sıcaklık süperiletkenlerinde Cooper çiftlerinin dalgafonksiyonu d(x 2 y 2 ) simetrisine sahiptir. Bu sonuç ise yüksek-sıcaklık süperiletkenliğinin mekanizmasını anlamak için önemli ipuçları verir, çünkü d(x 2 y 2 ) simetrili süperiletkenliğe sebep olabilecek sadece birkaç çeşit mikroskopik mekanizma bulunmaktadır. Bunların arasında en olası olanı ise fermiyonlar arasında spin dalgalanmalarının değiş tokuşundan kaynaklanır. Günümüzde yüksek-sıcaklık superiletkenliğini anlamak için gerekli olan en yalın mikroskopik modelin iki-boyutlu Hubbard modeli olduğu varsayılmaktadır. Maalesef, bu modelin yakınlaştırma yapmaksızın tam çözümüne ulaşmak henüz mümkün değil. Fakat iki tane Hubbard zincirinin birleştirilmesiyle oluşan Hubbard merdiveni için sayısal yoğunluk-matrisi renormalizasyon grubu ve kuantum Monte Carlo yöntemlerini kullanarak tam çözüme ulaşmak mümkün. Uygun model parametreleri seçildiği zaman Hubbard merdivenin de fermiyonlar arasında kuvvetli d(x 2 y 2 ) simetrili süperiletkenlik bağlantıları gözlenmiştir. Burada çok-tanecik fiziğinin sayısal yöntemlerini kullanarak Hubbard merdivenindeki d(x 2 y 2 ) simetrili süperiletkenlik hakkında neler öğrendiğimizi ve bunların bakır-oksit tabanlı materyallerde gözlenen yüksek-sıcaklık süperiletkenliği için ne anlama geldiğini konuşacağım. Özellikle d(x 2 y 2 ) simetrili süperiletkenliğin gücünün nasıl belirlendiğini inceleyeceğiz. Göreceğimiz sayısal sonuçlar d(x 2 y 2 ) simetrili süperiletkenliğin oluşumunda spin dalgalanmalarının önemini vurgulamaktadır. 1

2 Ç02 Grafen: Karbon tülünün sihiri İsmet İ. Kaya Sabancı Üniversitesi, Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi, İstanbul Grafen üzerine yapılan bilimsel ve teknolojik araştırmalar son yıllarda hızla artmaktadır. Temel ve uygulamalı yoğun madde fiziğinin gözbebeği haline gelen bu malzemeye bu denli ilgi duyulmasının en önemli nedeni ise gelecekte önemli uygulama alanları bulabileceğine dair yaygın bir kanaat oluşmasıdır. Bu yılki Nobel ödülü de bu malzeme üzerinde elde ettikleri ilginç deneysel sonuçlarla 2004 yılında grafen çığırını başlatan Geim ve Novoselov a verilmiştir. Bu konuşmamda grafenin sıradışı özellikleri ve bu özelliklerin ne tür potansiyel uygulamalarda işe yarayabileceğinden bahsedeceğim. Grafenin uygulama alanı bulabilmesi için ucuz, çok miktarda ve üstün nitelikli üretebileceği tekniklerin geliştirilmesi gerekmektedir. Grafitten ayrıştırmayla, epitaksiyel olarak ve kimyasal buhar çöktürmesiyle grafen üretim tekniklerindeki gelişmeleri ve ve bu alanlarda yapmakta olduğumuz araştırmaları özetleyeceğim. Konuşmanın son kısmında grafende kuantum Hall etkisi, uygulamaları ve bu etkinin yüksek akımlarda çökmesi konusunda aldığımız verileri anlatacağım. 2

3 Yüksek çözünürlüklü mikroskopi ve spektroskopi yöntemlerinin biyolojik örnek analizinde uygulamaları Alpan Bek Orta Doğu Teknik Üniversitesi - Fizik Bölümü, Ankara Ç03 Son yıldır bilimcilerin yüksek çözünürlüklü veri toplamadaki yeterlikleri teknik gelişime paralel olarak büyük ölçüde artış göstermiştir. 20. yüzyılın sonlarında atom-altı konumsal ve attosaniye zamansal çözünürlük hayatımıza girmiş bulunuyor. Fizikte ve kimyada olduğu gibi günümüzde biyolojide de, belki daha fizik ve kimyadan da büyük ölçüde, önceleri mümkün olmayan detayda gittikçe küçülen ölçütlerde veri toplama yeteneğinden faydalanılmaktadır. Örneğin katlanmış bir proteinin üstyapısından bu proteinin fibril çökeltilerinin (Şekil 1) üstyapısına uzanan bilgi birikimi bilimcilerin moleküler yapı düzeyinden başlayarak hücre düzeyine kadar uzanan akıllı ilaç dağıtım tasarımları yapmalarına yardım etmektedir [1]. Hücrelerin mikroskopik düzeyde moleküler ve fonksiyonel haritalarının çıkarılması [2] artık günümüzde bilim kurgu değil bir laboratuvar rutini haline gelmektedir (Şekil 2). Şekil 1: Prion protein oligomer ve fibrillerinin atomik kuvvet mikroskopu görüntüleri Bu konuşmada biyolojik sistemlerin yüksek çözünürlükte mikroskopik ve spektroskopik görüntülenmelerinden birkaç örnek sunulacaktır ve büyük hacimli deneylere yüksek çözünürlüklü, küçük hacimli verinin nasıl tamamlayıcı destek oluşturduğu gösterilecektir. Şekil 2: Nöronların çeşitli bantlarda mikroskopik kızılötesi emilim haritaları Kaynakça 1. M. Polano, A. Bek, F. Benetti, M. Lazzarino, G. Legname, Structural Insights Into Alternate Aggregated Prion Protein Forms, Journal of Molecular Biology 393, (2009). 2. A. Didonna, L. Vaccari, A. Bek, G. Legname, "Infrared Microspectroscopy: a multiple-screening platform for investigating single-cell biochemical perturbations upon prion infection", ACS Chemical Neuroscience, 2 (3), (2011). 3

4 Ç04 Kuantum nokta ve kuantum sınırlı safsızlık atomlarının terahertz uygulamaları Bülent Aslan Anadolu Üniversitesi Fizik Bölümü, Yunusemre Kampüsü, Eskişehir Terahertz (THz) frekans bölgesi, son yıllarda hızla artan sayıdaki çalışmalara rağmen elektromanyetik tayfın en az gelişmiş bölgesidir. Sahip olduğu büyük potansiyelin kullanılabilmesi için, THz bölgede çalışan ışık kaynaklarına ve algılayıcılarına ihtiyaç vardır. Bu amaç doğrultusunda yürütülen çalışmalarda, kuantum kuyu ve kuantum nokta yarıiletken nano-yapılar önemli yer tutmaktadır. Bunun sebebi, temel olarak yarıiletken nano-yapıların özelliklerinin, katman yapılarının, katkı türü ve miktarlarının farklı şekillerde tasarlanarak istenilen bölge için ayarlanabilmesidir. Kuantum kuyu yapılarının büyütülmesindeki tecrübe ve rahatlık, kuantum noktaların atom benzeri enerji seviyelerinin sağladığı avantajlarla birleştirilebilir. Bu amaçla, kuantum kuyu içine katkılanmış az miktardaki safsızlık atomlarının bağlanma enerjileri THz uygulamalarda kullanılabilir. Kuantum kuyu içindeki bu bağlanma enerjilerinin birkaç mev mertebesinden mev mertebesine kadar değiştirilebilmesiyle dipol izinli (1s 2p) geçişlerini aktif mekanizma olarak kullanan aygıtlar üretilebilir. Bu konuşma, THz üretimi algılaması için kuantum nokta içeren yeni yapılara ve benzeri yaklaşımlara odaklanacaktır. Eşik akım yoğunluğunun düşük olması, yüksek sıcaklıkta çalışabilirliği, yüksek diferansiyel kazanç mekanizması ve dalgaboyu ayarlanabilirliği gibi potansiyel avantajlarının olması, kuantum nokta yapıları THz bölge uygulamalarında kullanılmak üzere umut veren bir aday yapmaktadır. GaAs içinde kendiliğinden oluşan InAs kuantum nokta yapılar üzerinden tınlaşım tünelleme olayının gözlenmesi, kuantum noktayapıların THz uygulamalarda kullanılmasının ilk adımı olarak tartışılacaktır. InAs/GaAs kuantum noktaların enerji seviyelerin, büyütme sonrası gerçekleştirilen ısıl işlem sonucunda ayarlanabileceği bir dedektör yapısında gösterilmiştir. Benzer şekilde, çift engelli bir kuantum kuyu tınlaşım tünelleme diyot yapısı, THz bölgedeışıma yapan yayıcılar için ön aşama olarak sunulacaktır. Bu yapıda, safsızlık atomları üzerinden tünelleme akımının gözlenmesi sonraki aşamalar için kritik önem taşımaktadır.verici destekli tünelleme işleminde, dışarıdan uygulanan voltajın etkisiyle kuantum kuyu içindeki 2p-benzeri verici seviyesine geçen elektronlar, 1s-benzeri taban durumuna geçiş yaparak foton yayarlar. THz bölgedeki fotonların algılanması çalışmalarında ise (1s 2p) geçişlerini kullanan yanal taşıyıcı iletimine dayalı çoklu kuantum kuyu yapılar kullanılır. Son olarak, verici katkı atomlarıyla katkılanmış GaAs/AlGaAs kuantum kuyuların THz bölgedeki lineer olmayan (nonlinear) optik özelliklerinin incelendiği hesaplamalar tartışılacaktır. Yapılan hesaplamalar, kuyu genişliği ve/veya Al konsantrasyonu arttıkça lineer olmayan optik alınganlığın azaldığını göstermektedir. Benzer şekilde, kuyu içindeki katkı merkezinin pozisyonu kuyu kenarlarına kaydırıldıkça lineer olmayan optik alınganlık azalmaktadır. Ek olarak, büyütme doğrultusunda uygulanan manyetik alanın 2p± enerjilerindeki çakışıklılığı kaldırdığı ve böylece büyük ve ayarlanabilir lineer olmayan değer katsayısı (nonlinear figure of merit) elde edilebileceği gösterilmiştir. 4

5 S01 Kuantum Hall tabanlı Aharonov Bohm spektroskopisi: Kuram ve deney A. Sıddıki İstanbul Üniversitesi, Fen Fakültesi, Fizik Bölümü, Vezneciler, İstanbul Aharonov Bohm spektroskopisi sanki-parçacıkların kuantum istatiksel özelliklerinin tamsayılı ve kesirli kuantize Hall rejimlerinde incelenmesinde önemli bir araçtır. Konuyla ilgili araştırmalar özellikle Abelyen olmayan (non-abelian) durumların topolojik kuantumbilgi işlenmesine yol açacağı öngörüsü üzerinde yoğunlaşmaktadır.ancak, etkileşimlerin bu kuantum durumlarını kuantize Hall şartları altında nasıl etkilediği hal-i hazırda araştırılmaktadır. Bu konuşmada faz bağımlı manyeto-transport deneyleri ile birlikte elektron elektron etkileşimlerini de hesaba katan öz-uyumlu çözüm yöntemleri kısaca anlatılacaktır. Odak nokta, doğrusal olmayan fakat eş evreli (coherent) olan kenar durum taşınımı olacaktır. Bu rejim mevcut araştırma etkinliklerinin epeyce ötesindedir. Deneyler, GaAs heteroyapıda oluşturulan iki boyutlu elektron gölcüğünde (noktasında) tanımlı Aharonov Bohm interferometrelerinde gerçekleştirilmektedir. Bu aygıt aynı zamanda kuantum anahtarı olarak da kullanılabilecektir. Kuantum Hall kenar durumları faz eş evresini (phase coherent) korumaktadır ve interferometrenin kolları olarak düşünülmektedir. Elektron gölcüğünün geometrisi ve kenar durumların doğası yüzey kapılarına uygulanan gerilim ile kontrol edilebilmektedir. Bu alan etkili teknik, tuzaklama potansiyelinin dikliğini kontrol etmemize olanak sağlamakta ve bu sayede her bir interferometre kolununa simetrik olarak tanımlanmasına imkan vermektedir. Bu deneyleri yapmak için, yüksek manyetik alanlar (B > 5 Tesla) ve düşük sıcaklıklar (T < 1.4 K) gerekmektedir. Süperiletken magnet (B ~ 20 Tesla) ve soğutucu sistem (T ~ 10 mk), İstanbul Üniversitesi Fizik bölümünde birkaç ay içerisinde hizmete girecektir ve bu konuşmada ilgililerin dikkatine sunulacaktır. 5

6 Plazma nitrürlenmiş 316L paslanmaz çeliği ve CoCrMo alaşımı üzerinde manyetik tabaka oluşumu O. Öztürk 1, S. Okur 1, J. P. Riviere 2, M. O. Liedke 3 1 Department of Physics, Izmir Institute of Technology, Urla 35430, Izmir, Turkey 2 Institute PPRIME UPR3346 CNRS, ENSMA, Universite de Poitiers, Chasseneuil- Futuroscope Cedex, France 3 Institute of Ion Beam Physics and Materials Research, Forschungszentrum, Dresden- Rossendorf, P.O. Box , D Dresden, Germany S02 Östenit paslanmaz çelik (304, 310, 316) ve CoCrMo alaşım yüzeylerine 400 ºC alttaş sıcaklık civarında çeşitli iyon ışınımı metodlarıyla azotun girmesi sonucunda, bu alaşım yüzeylerinde yüksek azot içeren yarıkararlı bir faz, γ N, oluşmaktadır. γ N fazı, katı solusyon fazı veya genişletilmiş östenit fazı olarakta bilinmektedir. Bu fazı içeren tabakaların ortak özellikleri yüksek sertliğe ve aşınma dayanımına ve iyileştirilmiş korozyon dayanımına sahip olmalarıdır. Bu fazın az bilinen diğer bir özelliği ise magnetic yapısı ile ilgilidir. Azot miktarına ve kafes genişlemesine bağlı olarak, bu faz hem ferromanyatik hem de paramanyatik özelliklere sahiptir (östenit paslanmaz çelik ve CoCrMo alaşım alttaş malzemeleri fcc kristal yapıda olup, oda sıcaklığında paramanyetik özelliktedir). Bu sunumun amacı bir FeCrNi alaşımı olan 316L paslanmaz çeliğinde ve CoCrMo alaşımında oluşan genişletilmiş östenit fazının manyetik özelliklerini incelemek olacaktır. Bu fazın her iki alaşımda oluşumu, 400 ºC alttaş sıcaklığı civarında ve gaz karışımı 60% N 2 40% H 2 olan düşük-basınç RF plazma nitrürleme metoduyla gerçekleştirilmiştir. γ N fazını içeren tabakaların manyetik karakteri, yüzey-duyarlı bir teknik olan manyeto-optik Kerr etkisi (MOKE) cihazı ve bir taramalı uç mikroskobunun manyetik kuvvet modunda (MFM) kullanılmasıyla analiz edildi. Bu analizler sonucu gözlemlenen şerit şeklindeki domain yapıları ve histeri eğrileri, bu genişletilmiş fazların, γ N -(Fe,Cr,Ni) ve γ N -(Co,Cr,Mo), ferromanyetik doğaya sahip olduklarının güçlü birer kanıtı olarak gösterilebilir. Burada gözlemlenen ferromagnetic yapı ana olarak büyük kafes genişlemelerine (~10%) ve yüksek azot miktarlarına (~30 at.%) bağlanabilir. Azot atomları paslanmaz çelik ve CoCrMo alaşımlarında fcc örgüsünde octahedral boşluklara girerek, bu malzemelerin kafeslerinin genişlemesine neden olmakta ve bu da fcc örgüsünde Co Co (veya Fe Fe) mesafelerini artırmakta ve bu değişim manyetik etkileşimleri güçlü bir şekilde etkilemektedir. Östenit paslanmaz çelik ve CoCrMo alaşımlarında oluşan bu genişletilmiş fazların, γ N -(Fe,Cr,Ni) and γ N -(Co,Cr,Mo) ferromanyetik özellikleri, fcc kristal yapılarına sahip demir/demir nitrür (fcc γ- Fe/fccFe 4 N) ve kobolt/kobolt nitrür (fcc γ-co/fccco 4 N) yapılarının, manyetik özelliklerinin hacme bağlı olmasıyla ilişiklendirilmektedir. 6

7 Epitaksiyel Ni Mn Sn ultra ince filmlerin yapısal, elektriksel, ve manyetik özelliklerinin incelenmesi E. Yüzüak 1, I. Dinçer 1, Y. Elerman 1, A. Auge 2, M. Meinert 2, ve A. Hütten 2 1 Ankara Üniversitesi, Mühendislik Fak., Fizik Müh. Beşevler, Ankara 2 Bielefeld Üniversitesi, Thin Films and Physics of Nanostructures, Fizik Bölümü, Bielefeld, Almanya S03 Heusler alaşımları, çok zengin yapısal, elektriksel ve manyetik davranışlar göstermektedirler. Bu özelliklerinde en önemlisi, bu tip alaşımlar yarı-metalik davranış göstermeleridir. Özelikle günümüzün ileri teknoloji ürünü olan spin elektroniği (spintronik) uygulamaları açısından ideal malzemeler olmaktadırlar ve son zamanlarda birçok bilim adamı tarafından incelenilmektedirler. Spin elektroniği, Spintronik, manyetizma ve elektroniğin en yeni ve hızlı bir şekilde gelişen dalıdır [1]. Spintronik, özellikle katıhal fiziği ile ilgili çalışan bilim adamları için yeni bir araştırma sahası olup, birçok disiplinden ilgi çeken bir çalışma alanıdır. Şu anda kullanılan elektronik cihazlar, elektronun yükünün serbestlik derecesine göre çalışmakta ve elektronun spinin serbestlik derecesini yok saymaktadır. Spintronik ise elektronun spininide elektronik cihazlara eklemektedir. Böylece, elektronun spininin serbestlik derecesinin geleneksel elektronik cihazlara eklenmesi, bu cihazların veri işleme hızını artmasına, elektriksel güç kullanımını azaltmasına ve sürekli bellek kullanabilmesine olanak sağlayacaktır [2]. Ni 50 Mn 35 Sn 15 Heusler alaşımının yapısal faz geçişinin ferromanyetik bölgede olması ve manyetik alana bağlı olarak çok büyük zor (strain) gösterdiği için bu alaşımların ince filmleri üretilmiştir [3]. Bu kapsamda, Ni (99.998), Mn (99.99), Sn ( ) saf elementlerden yapılmış hedefler kullanılarak cm 2 büyüklüğünde MgO(100) tek kristal alt taş üzerine Ni 50 Mn 35 Sn 15 alaşımlarının ince filmleri, manyetik alanda sıçratma sistemi kullanılarak elde edilmiştir. Manyetik alanda sıçratma sisteminin temel basıncı, mbar ve sıçratma işlemi azot gaz basıncı ise, mbar dır. Elde edilen manyetik ince filmlerin yapısal, kalınlık ve kompozisyon karakterizasyonu, XRD, XRR ve XRF teknikleriyle gerçekleştirildi. Elde edilen manyetik ince filmlerin elektriksel özellikleri, Bielefeld Üniversitesindeki ev yapımı direnç ölçüm sisteminde incelendi. İnce filmlerin manyetik özellikleri, manyetik alan altında ısıtma (FH) ve manyetik alan altında soğutma (FC) kiplerinde, K sıcaklık aralığında, 150 Oe lık manyetik alan altında SQUID ile belirlendi [3]. Ölçümler sonucunda, manyetik alanda sıçratma sistemiyle 10 nm, 20 nm, 35 nm, 50 nm ve 100 nm kalınlığında, Ni 51.6 Mn 34.9 Sn 13.5 kompozisyonunda ultra ince filmler MgO (100) tek kristal alttaş üzerine epitaksiyel üretilmiştir. Oda sıcaklığı yakınlarında yapılan XRD ölçümleri ile 10 nm ve 20 nm kalınlığındaki ince filmlerin daha yüksek oranda Austenit (L2 1 ) fazda olduğu bulunurken, 35 nm, 50 nm ve 100 nm kalınlığındaki ince filmlerin daha yüksek oranda Martensitik (7O) fazda olduğu bulunmuştur. Manyetik ve elektriksel ölçümler sonucunda, manyetik ince filmlerin kalınlığı artıkça, yapısal faz geçişini düşük sıcaklıktan yüksek sıcaklığa doğru değiştiği gözlemlenmiştir. Ayrıca 10 ve 20 nm kalınlığında üretilen ince filmlerde dünyada ilk defa yapısal faz geçişi ve buna bağlı olarak ta şekil hafıza etkisi gözlemlenmiştir [3]. Teşekkür: Bu çalışma, Tübitak (Proje Numarası: 109T582) tarafından desteklenmektedir. Referanslar: [1] I. Zutic et al., Rev. Mod. Phys. 76, 323(2004). [2] B. Balke et al., Phys. Rev. B 74, (2006). [3] A.Auge et al.,phys. Rev. Lett. egönderildi. 7

8 Nanogözenekli TiO 2 seramik su filtrelerinin hazırlanması M. Burak Kaynar 1, İsmat Shah 2, Şadan Özcan 1, Tezer Fırat 1 1 SNTG Lab. Fizik Mühendisliği Bölümü Hacettepe Üniversitesi Beytepe Ankara, Türkiye 2 Materials Science and Engineering University of Delaware Newark, DE S04 Bu çalışmada kendi kendini temizleyebilen ve bakteri boyutuna kadar organik ve inorganik kontaminantların sudan filtrelenmesinde kullanılacak ucuz ve güvenli filtreler hazırlanması amaçlanmıştır. Amaç doğrultusunda 50 nm ortalama gözenek büyüklüğüne sahip TiO 2 su filtreleri ticari TiO 2 nanoparcacıklar (Degussa TiO 2 P25) ve polyvinylpyrrolidone (PVP 10) kullanılarak yakma sinterleme yöntemiyle çözücü kullanmaksızın hazırlandı. Hazırlanan filtrelerin yapısal analizi x-ışını toz difraksiyonu (XRD) ve taramalı elektron mikroskopu (TEM) kullanılarak yapıldı. Filtrelerin %79 rutil %21 anataz fazından oluştuğu ve ortalama gözenek büyüklüğünün 50 nm olduğu belirlendi. Filtreler su-demiroksit nanoparcacık (30 nm) karışımı kullanılarak testedildi. Hazırlanan 50 nm ortalama gözenek büyüklüklü filtrelerin 30 nm ortalama tanecik büyüklüğüne sahip nanoparçacıları dahi %90 filtrelediği x-ışını fotoelektron spektroskopisi kullanılarak belirlendi. 8

9 TiO 2 (110) yüzeyinde güneş pili uygulamaları için oluşturulmuş kusur durumlarının analizi V. Çelik 1, H. Ünal 1, E. Mete 1, ve Ş. Ellialtıoğlu 2 1 Fizik Bölümü, Balıkesir Üniversitesi, Balıkesir 2 Fizik Bölümü, Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara S05 Güneş enerjisinin doğrudan kullanımı, elektron deşik çifti üretmek için soğurulan fotonların kullanıldığı fotovoltaikler ve boya duygunlaştırıcılı güneş hücreleri (DSSC) sayesinde mümkün olmaktadır. Kristal yüzey ve nanotüp, nanotel gibi formlarıyla titanyum dioksit (TiO 2 ), DSSC uygulamalarında kullanılmak üzere tercih edilen yarıiletkendir. Saf TiO 2 in soğurma frekansı (rutile fazı için ~414 nm ve anataz fazı için ~387 nm) güneş tayfının morötesi bölgesindedir. Çeşitli katyonik veya anyonik safsızlıklarla TiO 2 nin elektronik band aralığı değiştirlebilmekte ve fotokatalitik aktivitesi güçlendirilebilmektedir. Yüzey safsızlıklarının incelenmesinde platin kümeleri önemli bir prototiptir. Pt n (n=1 4) kümelerinin adsorpsiyon profilleri ve elektronik yapıları sistematik olarak stokiyometrik, indirgenmiş ve rekonstruktif rutil (110) yüzeylerinde, Hubbard U tipi mahallinde (on-site) Coulomb etkileşimi ile düzeltilmiş hibrid yoğunluk fonksiyoneli kuramı (DFT) çerçevesinde hesaplandı [Phys. Rev. B 82, (2010)]. Özellikle indirgenmiş yüzeylerde standart DFT, Ti 3d elektronlarına ait kuvvetli korelasyon enerjisinin yerel yoğunluk yaklaşımdan (LDA) dolayı olması gerekenden küçük tahmin etmektedir. Deneyler, bu gibi, stokiyometrik olmayan rutil (110) yüzeylerine ait iletim bandının ~0.9 ev altında yer alan kusur durumlarının varlığını ortaya koymaktadır. Bu kusur durumlarının, Ti 3d elektronları arasına ampirik olarak eklenen Hubbard U tipi mahallinde (on-site) Coulomb itmesiyle deneysel gözlemlerle paralel biçimde türetilebileceği gösterildi. Platin kümeleri için rekonstruktif yüzey çalışmasında deneysel ve teorik olarak en çok kabul gören Onishi ve Iwasawa [Surf. Sci. Lett. 313, 783 (1994)] modeli kullanıldı. Son zamanlarda deneysel olarak desteklenen Park [Phys. Rev. B 75, (2007)] modeli termodinamik stabilite bakımından Onishi modeliyle, DFT+U çerçevesinde karşılaştırıldı [Phys. Rev. B 84, (2011)]. Onishi Iwasawa modelinin yüzey enerjisinin daha düşük olduğu gösterildi. Standart DFT rekonstrüktif yüzeydeki oksijen eksikliğinden kaynaklanan fazla yükün oksijen boşluğu etrafında toplandığını öngörmektedir. Oysa deneysel sonuçlar bu fazla yükün yüzey altı Ti katyonu etrafında yoğunlaştığını rapor etmekte ve bu veri, DFT+U hesaplarımızla örtüşmektedir. Teşekkür: Bu çalışma TÜBİTAK tarafindan desteklenmektedir (110T394). 9

10 Oda sıcaklığında AgTaO 3 kristalinin elektronik ve dinamik özelliklerinin incelenmesi: Ab initio hesabı Şevket Şimşek ve Süleyman Çabuk Çukurova Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Fizik Bölümü, Balcalı-ADANA S06 Ferroelektrik kristallerin önemli bir sınıfı ABO 3 genel formunda olan perovskitlerdir. AgTaO 3 kristali perovskite kristal yapısına sahip olup, oda sıcaklıklığında rombohedral fazdadır. Sıcaklığın azalmasıyla, yapıdaki simetri bozularak sırasıyla, 663K 692K 777K Rombohedral Monoklinik Tetragonal Kübik faz geçişlerine uğrar. AgTaO 3, perovskite bileşikler içinde en az araştırılan malzemedir. Bu çalışmadaki amaç, yerel yoğunluk yaklaşımı (LDA) altında yoğunluk fonksiyon teorisi (DFT) ve ab-initio pseudo-potansiyel yöntemini kullanarak rombohedral fazdaki AgTaO 3 kristalinin elektronik ve dinamik özelliklerinin araştırılmasıdır. İlk önce, AgTaO 3 kristalinin Brillouin bölgesindeki yüksek simetri yönlerindeki band yapısı incelendi. Rombohedral fazdaki AgTaO 3 kristalinin dolaylı band aralığına sahip olduğu görüldü ve X simetri noktasındaki değeri ev olarak hesaplandı. Fermi seviyesi yakınlarında valans band spektrumunu daha iyi anlayabilmek için AgTaO 3 kristalinin toplam ve parçalı durum yoğunluğu (DOS) hesaplandı. Ayrıca rombohedral fazdaki AgTaO 3 kristalinin elastik sabitleri, Born efektif yükleri ve optik dielektrik sabiti hesaplandı. 10

11 Nanotellerle kaplanmış endüstriyel boyutlarda kristal silisyum güneş gözeleri M. Kulakci 1, 2, F. Es 1, B. Ozdemir 1, 3, H. E. Unalan 1,3, ve R. Turan 1,2 1 Güneş Enerjisi Araştırma ve Uygulama Merkezi (GÜNAM), Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara 2 Fizik Bölümü, Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara 3 Metalurji ve Malzeme Mühendisliği, Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara S07 Son yıllarda opto-elektronik ve elektronik yeni nesil aygıt uygulamaları için, yarıiletken nanotel araştırmaları oldukça ilgi çekmektedir. Günümüz elektronik ve fotovoltaik endüstrisinin temel malzemesi olmasından dolayı silisyum nanoteller diğer yarıiletken nanotellere gore ayrı bir ilgi alanına sahiptir. Silisyum nanoteller ya kristal silisyum tabanlı güneş gözeleri için verimli ışık tuzaklayan yüzey kaplaması olarak aktif ve pasif olarak, ya da diğer organic ve inorganic yarı iletken malzemelerle heteroeklem yapısında aktif malzeme olarak kullanılabilmektedir. Nanotel tabanlı radyal ya da aksiyal yapıda p n eklemlerinin güneş gözesi olarak kullanılabileceği yakın zamanlarda öne sürülmüştür. Silisyum nanotellerin güvenilir ve verimli olarak fotovoltaik uygulamalarda kullanılabilmesi için geometrisi ve katkılanabilirliğinin tekrarlanabilmesi büyük önem arzetmektedir. Ayrıca endüstriyel boyutta uygulamalar için, nanotel üretiminin büyük ölçekli alanlarda yapılabilmesi çok önemlidir. Böyle bir uygulama endüstride var olan üretim hatlarına uygunluk gerektirmesi yanında, nanotellerin üretimi için gerekecek ekstra maliyet, nanotelin sağlayacağı verimlilik artışıyla fazlasıyla karşılanabilmelidir. Üretildiği taban yongayla aynı fiziksel özelliklere sahip olmasından dolayı elektrotsuz kazıma yöntemi, diğer silisyum nanotel üretim yöntemlerine gore çok büyük avantajlar içermektedir. Bu yöntemle üretilen nanotel kaplanmış yüzey alanı sadece elde var olan alttaş alnıyla limitlidir. Bu çalışmada, elektrotsuz kazıma yöntemiyle endüstriyel çoklu- ve tek-kristal silisyum yongalar ( cm 2 ) üzerinde, GÜNAM labaratuvarında silisyum nanoteller üretilmiştir. Oda sıcaklığında farklı uzunlukta nanotellerle kaplanmış silisyum yongalardan büyük ölçekli, endüstriyel üretim hattında güneş gözeleri üretilmiş ve test edilmiştir. Üretilen güneş gözeleri, şu anda bilindiği kadarıyla nanotel tabanlı olan dünyada üretilen en büyük güneş gözeleridir. Reflektivite ölçümleri göstermiştir ki nanoteller oldukça verimli bir şekilde anti-reflektif yüzeyler oluşturmaktadır. Bu ışık hapsetme kabiliyetlerinin nanotel uzunluğuna bağlılığı gösterilmiştir ve de endüstriyel uygulamalar için iyi bir anti-reflektör olabileceği anlaşılmıştır. Henüz optimizasyonu yapılmamasına rağmen, nanotel kaplı güneş gözelerinin, belirli nanotel uzunluklarında standart endüstriyel gözelerle hemen hemen aynı verimliliğe sahip olduğu gözlenmiştir. Standart ve nanotelli gözeler standart gözelere uygun şekilde yapıldığı için, üretim parametrelerinin bazıları nanotelli gözeler aleyhine olduğu gözlenmiştir. Bu sorunların giderilmesinden sonar, nanotelle kaplı gözelerden daha yüksek verim alınabileceği görülmüştür. 11

12 Dinamik metamanyetik durulmanın kritik ve üçlükritik noktalar yakınındaki frekans bağlılığı Gül Gülpınar, Mehmet Ağartıoğlu, Yenal Karaaslan, ve Erol Vatansever Fizik Bölümü, Dokuz Eylül Üniversitesi, İzmir S08 Yüksek alan ve düşük sıcaklık değerleri için birinci dereceden, düşük alan ve yüksek sıcaklık değerleri için ise ikinci dereceden geçişler sergileyen spin-½ metamanyetik Ising modeli üçlü kritik nokta ile karakterize bir faz diyagramına sahiptir. Bu çalışmada spin-½ Ising metamıknatısına ait karmaşık veya dinamik alınganlıklar ( ve lineer yanıt kuramı kullanılarak elde edilmiştir. Anti-ferromanyetik fazda sekmeli alınganlık, frekansın logaritması cinsinden sunulduğunda dispersiyon katsayısı iki ardışıl plato bölgesine sahipken absorbsiyon katsayısı iki maksimum sergilemektedir. Paramanyetik fazda ise dispersiyon katsayısı tek bir plato ile karakterizedir. Benzer şekilde düzensiz fazda sistemdeki ısıl kaybı ifade eden absorbsiyon katsayısı tek bir minimuma sahiptir. Bu durum Cole Cole eğrilerindeki düzenli fazdaki iki yarı çemberin ve paramanyetik fazdaki tek yarı çemberin varlığı ile uyum içindedir. Teşekkür: Bu çalışma TBAG 109T721 numaralı Proje bünyesinde Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu (TÜBİTAK) tarafından desteklenmiştir. 12

13 Yüksek hassasiyetli, düşük sıcaklık atomik kuvvet mikroskobu tasarımı Özgür Karcı 1,2, Münir Dede 1, ve Ahmet Oral 3 1 NanoManyetik Bilimsel Cihazlar Ltd., Hacettepe Teknokent, 3.ArGe, 31, Beytepe, Ankara 2 Hacettepe Üniversitesi, Nanoteknoloji ve Nanotıp Bölümü, Beytepe, Ankara 3 Sabancı Üniversitesi, Doğa Bilimleri ve Mühendislik Fak., Orhanlı - Tuzla, İstanbul S09 Fiber interferometrik ölçüm sistemleri, düşük sıcaklık atomik kuvvet mikroskop (DS-AKM) sistemlerinde, kuvvet algılayıcısı olarak kullanılan yayların sapmalarını ölçmede yaygın olarak kullanılır. Tipik bir Michelson interferometresi şeklinde çalışan bu ölçüm sistemlerinde elde edilen ölçüm hassasiyeti ~100fm/ Hz mertebesindedir. Bir interferometre ölçüm sistemi, ucu elmas bir kesiciyle düzlenmiş bir fiber ve fibere dik olacak şekilde hizalanmış bir yaydan oluşur nm dalga boyundaki bir lazer demeti, 2 2 %50 lik bir fiber çiftleyiciye gelerek burada ikiye ayrılır: birinci kısım fiber kablo aracılığıyla taşınarak, ucu düzlenmiş fibere gelerek %2 3 lük kismi buradan geri yansır. Kalan kısım dışarıya yayılarak, yaya çarpar ve yansıyarak geri döner ve fiber kabloya girerek ilerler. Bu iki demet, fiber kablo içerisinde ilerleyerek bir phodedektöre ulaşır ve burada bir girişim deseni oluşturarak bir akım oluşturur. Bu akım, i =i o [1 Vcos(4πd/λ)] şeklinde ifade edilir. Denklemdeki V parametresi görünürlük, d ise fiber ile yay arasındaki mesafeyi ifade etmektedir. Bu iki parametre, bir fiber interferometrenin hassasiyetini belirleyen iki ana unsurdur. Bu çalışmada, DS-AKM de kuvvet etkileşimlerinden doğan yay sapmalarını ölçmek için Michelson türü bir interferometre geliştirdik. RF modülasyonu uyguladığımız laser demeti DS-AKM sisteminde ~25 fm/ Hz mertebesinde bir hassasiyet elde ettik. Bu hassasiyet mertebesinde elde ettiğimiz Manyetik Kuvvet Mikroskobu (MKM) görüntülerinde, 10 nm mertebesinde bir çözünürlük elde ettik. Örnek olarak yüksek yoğunluklu bilgisayar hard disklerini kullandık. Elde ettiğimiz MKM çözünürlüğünü artırmak için, DS-AKM nin hassasiyetini artırmak ve gürültü seviyesini düşürmek gerekmektedir. Bu amaçla iki önemli eylem önerisini ortaya koyduk: (1) düzlenmiş fiberin %2 3 seviyesinde olan yansımasını artırmak, (2) fiber ile yay arasındaki mesafeyi azaltmak. Bu amaçla, düzlenmiş fiberi dielektrik malzemelerle çok katmanlı bir şekilde kaplayarak yansımayı ~%50 seviyesine çıkardık. Fiber ile yay arasındaki mesafeyi azaltmak için, tarayıcı piezo tüpü kullancak şekilde bir kaydırak mekanizması geliştirdik. Bu şekilde fiber, z-doğrultusunda yaya göre ileri ve geri yönde hareket kabiliyeti kazandı. Mevcut tasarımdaki µm olan yay fiber mesafesi bu mekanizma ile ayarlanabilir hale getirildi ve mesafe ~2 3 µm a düşürüldü. Çok katmanlı dielektrik kaplama fiber yay arasında, çoklu yansımalar oluşmasını sağlayarak bir Fabry Perot interferometresi olarak çalışmaya başladı. Bu şekilde yaptığımız gürültü ölçümlerinde oda sıcaklığında ~8 fm/ Hz mertebesinde hassasiyet ölçmüş bulunmaktayız. Shot noise adını verdiğimiz gürültü tabanımız ise ~2 fm/ Hz olarak hesaplandı. Yeni sistem ile devam eden çalışmalarımızda, hassasiyeti daha da artırmayı ve 5 6 nm seviyesinde MKM çözünürlüğü elde etmeyi amaçlamaktayız. 13

14 W safsızllığı içeren ZnO yapılarda polarize spin akışı Musa Mutlu Can 1,2* ve Tezer Fırat 1 1 Fizik Mühendisliği Bölümü, Hacettepe Üniversitesi, Beytepe, Ankara 2 Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi, Sabancı Üniversitesi, Tuzla, İstanbul S10 Yarı iletken örgü içindeki kusurlar, teknolojik uygulamalardaki faklılıkların oluşumuna neden olmaktadır [1]. Yarı iletken örgü içerisinde kontrollü kusur oluşumunu sağlayarak; elektriksel, optik ve hatta manyetik davranışı kontrol etmek mümkündür [2]. Yapılan çalışmalarda geniş band aralığına sahip oksit yarı iletkenlerin sahip olduğu noktasal örgü kusurlar nedeni ile magnetik davranışların meydana geldiğini göstermektedir [3,4]. Günümüzde ise manyetik olmayan f veya d enerji seviyesine sahip elementlerin de yarı iletken örgüye safsızlık olarak yerleşimlerinin, magnetik davranışa neden olacağı belirlenmiştir. Yapılan çalışmada, polarize spin akışı ve ferromagnetik davranışı belirlemeye en uygun yarıiletken örneklerden biri olan W katkılı ZnO yarıiletkenler incelendi. İnce film üretimi, rf-magnetron kopartma sisteminde yapıldı. İnce film üretiminde, %1 ile %2 arasında değişen W safsızlığı sahip ev yapımı ZnO hedefler kullanıldı. Çalışmada, ZnO yapıdaki W safsızlığının miktarı belirlenerek; bu safsızlıklar nedeni ile oluşan magnetik ve elektriksel değişimler irdelendi. W safsızlıklarının yanı sıra örgü kusurlarının etkilerini belirlemek üzere de büyütme sonrası farklı ısıl işlemler uygulanan ince filmler de büyütüldü. Büyütülen ince filmlerin yapısal analizleri, x-ışını toz kırınım metresi (XRD), enerji dağıtıcı x-ışını spektrometresi (EDS) ve x-ışını foto elektron spektrometresi (XPS) ile yapıldı. Yapısal analizler,,,, O i ve O Zn gibi örgü kusurlarının yanı sıra; W atomlarının da W +6, W +5 ve W +4 iyonları halinde örgüye dâhil olduğu anlaşıldı. Büyütülen filmlerde magnetik oluşum magneto elektriksel ölçümler ile anlaşıldı. Yapılan boyuna elektriksel ölçümlerde, örgü kusurlarına bağlı 50 K ve altındaki sıcaklıklarda, negatif magneto direnç (NMD) ve pozitif magneto direnç (PMD) değişimlerinin her ikisinin de etkileri görüldü. Sıcaklık 5 K değerinde ulaştığında ise büyütme sonrası ısıl işlemlere bağlı olarak %28.8 ile %12.7 değerine kadar çıkan PMD değişimi belirlendi. Hesaplamalar PMD değişimlerinin örgüdeki polarize spin akışı ile ilişkili olduğunu gösterdi. Polarize spin akışının belirlendiği bir diğer analiz ise enine Hall ölçümleri ile bulundu. noktasal kusurlarının baskın olduğu örneklerde normal olmayan Hall etkilerinin oluştuğu anlaşıldı. Referanslar: [1] A. Janotti and C. G.V. De Walle, Phys. Rev. B 76, (2002). [2] Q.Wang, Q. Sun, G. Chen, Y. Kawazoe, and P. Jena,Phys. Rev. B 77, (2008). [3] N. H. Hong, J. Sakai, N. Poirot, and V. Brize, Phys. Rev. B 73, (2006). [4] K. R. Kittilstved, W. K. Liu, and D. R. Gamelin, Nature Mater. 5, 291 (2006). [5] B. Ali, L. R. Shah, C. Ni, J. Q. Xiao, and S. I. Shah, J. Phys.: Condens. Mater. 21, (2009). [6] H. Pan, J. B. Yi, L. Shen, R. Q. Wu, J. H. Yang, J. Y. Lin, Y. P. Feng, J. Ding, L. H. Van, and J. H. Yin, Phys. Rev. Lett. 99, (2007). [7] Q. Xu, H. Schmidt, S. Zhou, K. Potzger, M. Helm, H. Hochmuth, M. Lorenz, A. Setzer, P. Esquinazi, C. Meinecke, and M. Grundmann, Appl. Phys. Lett. 92, (2008). 14

15 Çok tabakalı küresel kuantum nokta yapı içerisindeki hidrojen tipi donor safsızlığının elektronik özellikleri Hatice Taş ve Mehmet Şahin* Fizik Bölümü, Fen Fakültesi, Selçuk Üniversitesi, Konya, Türkiye S11 Bu çalışmada, çekirdek/kabuk/kuyu/kabuk biçimli çok tabakalı bir küresel kuantum noktasının, yüksüz bir donor safsızlığının varlığında ve yokluğunda, enerji özdeğerleri, dalga fonksiyonları, elektron olasılık dağılımları ve bağlanma enerjileri gibi elektronik özellikleri detaylı bir şekilde araştırılmıştır. Göz önüne alınan yapıda, taban (1S) ve uyarılmış (1P) durumlarına ait enerji özdeğerleri ve bu enerjilere karşılık gelen dalga fonksiyonları, safsızlık yok iken (Z=0) ve safsızlık var iken (Z=1) hesaplanmış ve karşılaştırılmıştır. Enerji özdeğerleri ve dalga fonksiyonlarını belirlemek için Schrödinger denklemi, etkin kütle yaklaşımı altında ve sonlu sınırlandırma potansiyelinde, shooting metodu ile tamamen sayısal olarak çözülmüştür. Yüksüz donor safsızlığının elektronik özellikler üzerindeki etkisi, farklı çekirdek yarıçapları, kabuk kalınlıkları ve kuyu genişlikleri için sabit potansiyel altında çalışılmıştır. Sonuçlar, tabaka kalınlıklarının fonksiyonu olarak incelenmiş ve meydana gelen durumlar ayrıntılı olarak yorumlanmıştır. 15

16 Çizgi kusurlu fotonik kristal dalga kılavuzlarında saçıcıların konumlarının değiştirilmesi ile yavaş ışık özelliklerinin iyileştirilmesi Fulya Bağcı ve Barış Akaoğlu Fizik Mühendisliği Bölümü, Ankara Üniversitesi, Tandoğan, Ankara S12 Yavaş ışık optik gecikme hatları, optiksel ara bellekler, tamamen optik sinyal işleme ve çok hassas çalışan algılayıcılar gibi alanlarda uygulama bulmaktadır [1,2]. Fotonik kristal dalga kılavuzları (PCW) oda sıcaklığında çalışabilmeleri, çip üzerine entegre edilebilmeleri, geniş ve ayarlanabilir band aralıkları ile bu alanda tercih edilen yapılardır [3,4]. Fakat PCW'ların da yavaş ışık rejiminde görülen yüksek dereceden dağınım etkileri sinyalde bozulmaya neden olmaktadır [5]. Ayrıca geleneksel PCW'larında kayıp oranının yüksek olması bu tip yapıların tasarımlarında yavaş ışık uygulamaları için bazı değişikliklerin yapılmasını gerektirmektedir. Halka şeklinde saçıcılar algılayıcı uygulamalarında yüksek duyarlılık sağlamaktadır [6]. Saçıcının konumunu değiştirmek daha fazla kontrol imkanı verdiğinden teknolojik olarak tercih edilmektedir [7]. Bu çalışmada, silika alttaş üzerinde kusuru çevreleyen ilk sırada halka şeklinde saçıcılara sahip silikon üçgen örgülü fotonik kristal dalga kılavuzları kullanılmıştır. Kusur etrafındaki ilk ve ikinci sıra saçıcılarının konumları dikey doğrultuda aşağı veya yukarı yönde değiştirilerek dalga kılavuzunun yavaş ışık performansı grup indisi, band genişliği ve grup hız dağınımı açısından incelenmiştir. Hesaplamalarda düzlem dalga açılımı yöntemini uygulayan MIT Photonic-Bands (MPB) paketi kullanılmıştır [8]. Üç boyutlu hesaplamalar etkin indis yöntemi ile iki boyuta indirgenerek yapılmıştır. İlk sıra saçıcıların konumunda değişme s1 ve ikinci sıra saçıcıların konumunda değişme ise s2 ile gösterilecek olursa,s2'nin artışı ile grup indisindeki değişimin s1=0 için en fazla olduğu bulunmuştur. s1 negatif yönde arttıkça (çizgi kusurundan uzaklaştıkça) s2'nin artışı ile grup indisindeki artış oranı azalmaktadır. Grup indisi frekans eğrileri başlangıçta basamak biçiminde iken s2'nin artması ile grup indisi değeri artmakta, band aralığı azalmakta ve eğri U-biçimine dönüşmektedir. Ayrıca s2'nin çizgi kusuruna doğru kayma oranının artırılması bandın band aralığı kılavuzlu kısmını hava bandına doğru yaklaştırdığından yavaş ışık rejiminin görüldüğü bölge maviye kaymaktadır. Örgü sabiti(a) cinsinden ilk sıra saçıcılar çizgi kusuruna 0.02a, ikinci sıra saçıcılar ise 0.08a kadar yaklaştırıldığında ışığın hızı 0.005c'ye kadar düşürülebilmektedir. Yavaş ışığın gözlendiği bölgeye karşılık gelen grup hız dağınımı değerleri de oldukça düşük (GVD<1 ps nm 1 mm 1 ) bulunmuştur. Ayrıca pozitif ve negatif GVD değerlerinin gözlenmesinden dolayı çalışılan yapı dağınım telafisi uygulamalarında da kullanılabilir. Bu sonuçlar tasarlanan yapının optik gecikme hatları ve dağınımı telafi edici aygıtlar için elverişli olduğunu göstermektedir. Referanslar: [1] Lene Vestergaard Hau, S. E. Harris, Zachary Dutton, and Cyrus H. Behroozi, Nature 397, 594 (1999). [2] Y. A. Vlasov, M. O'Boyle, H. F. Hamann, and S. J. McNab, Nature 438, 65 (2005). [3] T. F. Krauss, J. Phys. D: Appl. Phys. 40, 2666 (2007). [4] T. Baba, Nat. Photon. 2, 465 (2008). [5] R. J. P. Engelen, Y. Sugimoto, Y. Watanabe, J. P. Korterik, N. Ikeda, N. F. van Hulst, K. Asakawa, and L. Kuipers, Opt. Express 14, 658 (2006). [6] A. Saynatjoki, M. Mulot, K. Vynck, D. Cassagne, J. Ahopelto, and H. Lipsanen, Photon. Nanostruct.: Fundam. Appl. 6, 42 (2008). [7] J. Li, T. P. White, L. O Faolain, A. Gomez-Iglesias, and T. F. Krauss, Opt Express 16, 6227 (2008). [8] S. G. Johnson and J. D. Joannopoulos, Optics Express 8, 173 (2001). 16

17 Kuantum hall rejiminde gerçek örnekler için interferometrelerin teorik modellenmesi D. Ekşi (1), Ö. Kılıçoğlu (1), ve A. Sıddıki (2,3) 1 Trakya Üniversitesi, Fen Fakültesi, Fizik Bölümü, Edirne 22030, 2 İstanbul Üniversitesi, Fen Fakültesi, Fizik Bölümü, İstanbul Physics Department, Harvard University, Cambridge, MA, USA S13 Düşük boyutlu yarı iletken tabanlı parçacık interferometreleri düşük sıcaklık ve yüksek manyetik alanlarda kuantum taşınım özellikleri göstermektedir. İki boyutlu elektron sistemi (2BES) üzerinde metalik kapılar veya kimyasal kesme yöntemleri ile tanımlanan bu interferometrelerin en yaygın araştırılanları Mach Zehnder (MZ), Fabry Perot (FP) ve Aharanov Bohm (AB) interferometreleridir. Yapılan deneylerde örneğin faz farkının yoldan bağımsızlığı [1] gibi olguların açıklanabilmesi için malzemenin geometrik özellikleri ve parçacıklar arası etkileşmelerin de hesaba katılması gerekmektedir. Bundan dolayı deneysel parametreleri kullanarak kuantum Hall rejimi altında bu interferometreleri modelledik. Hesaplamalarda sıfır sıcaklık ve sıfır manyetik alan değerlerinde üç boyutlu yapı için Poisson denklemini çözdük ve potansiyel profilini elde ettik. Dik bir manyetik alan varlığında elektron elektron etkileşmelerini de hesaba katarak, Thomas Fermi yaklaşıklığı yöntemini kullanılarak elektron yoğunluğunun uzaysal dağılımını belirledik. 2BES e dik uygulanan manyetik alan yük taşınım durumlarını kuantize eder ve elektron dağılımında iki farklı rejim olmasına neden olur (sıkıştırılabilir bölgeler (SB) metal gibi davranır ve sıkıştırılamaz şeritler (SŞ) yalıtkan gibi davranır). Manyetik alanın büyüklüğüne göre SŞ lerin kalınlıkları artmakta ya da azalmaktadır. FP tipi interferometre için yapılan deneysel çalışmada [2] gözlenen iletkenlik osilasyonları bahsedilen aygıtın boyutlarına bağlı olduğu gösterilmiştir. Dış bir manyetik alanın fonksiyonu olarak side gate (SG) durumu ile tanımlanan (A>5 µm 2 ) alandaki girişimler AB periyodikliği gösterir. Bu durumda SŞ lerin çevrelediği kapalı alan içindeki manyetik akı sayısı manyetik alan ile lineer artar. Buna karşılık, küçük örnekler (A < 3 µm 2 ) Coulomb dominated (CD) rejim olarak adlandırılan karşıt bir davranış gösterir. Akı sayısı manyetik alanı ile azalır. Fakat örnek üzerine yerleştirilen top gate (TG) ile AB periyodikliği durumuna dönmesine neden olur. Manyetik alanın etkisiyle oluşan iki SB arasındaki SŞ bölgesinde hem kuantum etkilerden hem de geometrik yapıdan meydana gelen iki sığa oluşmaktadır. Bu iki sığayı toplayarak toplam sığayı hesapladık. Elde ettiğimiz toplam sığa, Halperin ve ekibi tarafından önerilen CD rejiminin fiziksel sistemlerde geçerli olamayacağını göstermiştir. Bu önemli bulgu, iki boyutlu elektron gazında ölçülen fazın tamamen kuantum mekaniksel geometrik bir faz olduğunu kanıtlamaktadır. Sığa etkilerinden arındırılmış Aharonov Bohm fazı kuantum anahtarları yolu ile kuantum bilgisayarlarının yapım yolunu epeyce kolaylaştırmış bulunmaktadır. Referanslar: [1] I. Neder, M. Heiblum, Y. Levinson, D. Mahalu, and V. Umansky, Phys. Rev. Lett. 96, (2006). [2] Y. Zhang, D. T. McClure, E. M. Levenson-Falk, C. M. Marcus, L. N. Pfeiffer, and K. W. West, Phys. Rev. B 79, (2009). 17

18 Kesirli sayılı kenar durumlarındaki overshooting etkisinin analitik modellenmesi S14 A. Salman 1, A. I. Mese 2, M. B. Yücel 1, and A. Sıddıki 3, 4 1 Akdeniz Üniversitesi, Fen Fakültesi, Fizik Bölümü, Antalya, Türkiye 2 Trakya Üniversitesi, Fen Fakültesi, Fizik Bölümü, Edirne, Türkiye 3 İstanbul Üniversitesi, Fen Fakültesi, Fizik Bölümü, Vezneciler-İstanbul, Türkiye 4 Harvard Üniversitesi, Fizik Bölümü, Cambridge MA, USA Bu çalışmada, yüksek mobiliteli iki boyutlu elektron sistemlerinde (2BES) ve kesirli kuantize Hall rejiminde gözlemlenen kenar durumlarının Hall direnci üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Akım taşıyan kanalların etkin genişliklerini hesaplamak için 2BES'nin perdeleme özellikleri, sisteme dik olarak uygulanan güçlü manyetik alanın etkisi ile birleştirilmiştir. Kesirli sayılı kenar durumlarının ortaya çıkmasında çok parçacık etkileşmeleri önemli rol oynamaktadır. Çok parçacık etkileri hesaplarımıza kompozit fermiyon yaklaşımı ile katılmıştır. Çalışmada kesirli sayılı durumlar için de geçerli olduğu belirtilen Chklovskii vd. [1] nin kendinden tutarlı olmayan elektrostatik yaklaşımı, yoğunluk dağılımlarında düzeltmeler yapılarak ve dalga fonksiyonlarının sonlu genişlikleri de ele alınarak kullanılmıştır. Üst kapılar ile tanımlanmış dar (L < 10 μm) bir Hall çubuğu geometrisi ile yaptığımız bu çalışmada Hall direncinde anormal davranışlar gözlenmiştir. / ile / ve / ile / kesirli sayılı doldurma faktörlerine karşı gelen sıkıştırılamaz şeritlerin belli manyetik alan değerlerinde bir arada bulundukları ve Hall direncinde overshoot etkisi yarattıkları gözlemlenmiştir. Sıkıştırılamaz şeritlerin bir arada bulunması durumunun, kenar profilinin konuma bağlı değişim hızı ile ilişkili olduğu ve çok hızlı değişimin olduğu durumlarda sıkıştırılamaz şeritlerin bir arada oluşmadığı tespit edilmiştir. Bu durum tam sayılı Hall etkisindeki ile benzerdir. Böyle bir durumda, tam sayılı kuantum Hall olayındaki overshoot etkisinde olduğu gibi, toplam enine direnç birbiri üzerine binen şeritlerin genişliklerine bağlı olarak artmaktadır. Referans: [1] D. B. Chklovskii, B. I. Shklovskii, and L. I. Glazman, Phys. Rev. B 46, 4026 (1992). 18

19 S15 AlInN/(GaN)/AlN/GaN hetero-eklem yapılarda magneto transport ölçümler Aydın Bayraklı Hacettepe Üniversitesi, Fizik Mühendisliği Bölümü, Beytepe, Ankara MOCVD tekniği ile büyütülmüş GaN tabanlı bazı heteroeklem yapılar (başlıkta verilen); K sıcaklık aralığında Hall ölçümleri, van der Pauw ölçümleri ve SdH ölçümleri ile incelenmiş ve örneklerin, hacimsel taşıyıcı yoğunluğu, 2-boyutlu taşıyıcı yoğunluğu, transport mobilitesi ve 2-boyutlu elektronların kuantum mobilitesi elde edilmiştir. Örneklerin tabaka yapısının sonuçlara etkisi araştırılmıştır. 19

20 S16 İki boyutlu elektron gazında manyetodirenç hesabı Didem Ketenoğlu Ankara Üniversitesi, Fizik Mühendisliği Bölümü, Beşevler, Ankara Hacim içindeki rastgele potansiyel (RP) saçılmalarına ek olarak düzlemine dik rastgele manyetik alan (RMF) etkisi altındaki iki boyutlu elektron gazı (2DEG) için özdirenç hesabı yapılmıştır. Elektron dağılım fonksiyonunun düzeltme kısmı olan g( r, ) nin sağladığı doğrusallaştırılmış Boltzmann taşınım denklemi (BTE) Green fonksiyonu yöntemi ile çözülmüştür. Özdirenç değişiminin rastgele potansiyelin etkisi azaldıkça saf rastgele manyetik alan etkisi altındaki duruma indirgendiği ve sonuçların beklentilere uyduğu görülmüştür. 20