Preparation and characterization of different graphene based-materials and investigation in graphene

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Dokuz Eylül Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fizik Ana Bilim Dalı, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2021

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: ALA KHALAF JEHAD

Eş Danışman: METİN YURDDAŞKAL, KEMAL KOCABAŞ

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu tezde, kolay ve uygun maliyetli yöntemler kullanılarak grafenin üç formu sentezlenmiştir. Grafen oksit (GO) tozu modifiye edilmiş Hummers yöntemiyle, birkaç katmanlı grafen pulları (FLG) sonikasyon ve mikrodalganın yanı sıra elektrokimyasal eksfoliasyon yöntemiyle ve tek katmanlı grafen levha da kimyasal buhar biriktirme yöntemiyle (CVD) üretilmişlerdir. Düzlemsel boyutu 4-80 μm olan saf grafen oksit başarıyla üretilmiştir. Yüksek kaliteli FLG pulları elektrokimyasal eksfoliasyon (EE) yöntemiyle başarıyla sentezlendi, ardından DMF'de sonikasyon ve hızlı mikrodalga (MW) işlemi yapıldı. Raman spektrumları, nihai üründe birkaç katmanlı grafen oluşumunu doğrulamaktadır. Yüksek kaliteli tek katmanlı grafen levha, geçiş metali olan bakır folyo üzerine CVD yöntemi ile sentezlendiği Raman spektroskopisindeki I2D/IG = 2,05 ve düşük kusur yoğunluğu ID/IG = 0,14 ile teyit edilmiştir. Grafen esaslı fotovoltaik cihaz incelenmiştir, üst görünüş yapısında aktif alanı 0,11 cm2 olan grafen levha olan grafen/silisyum (G/Si) Schottky cihazını üretmek için CVD'de üretilen grafen ve n-tipi silikon altlıklar kullanılmıştır. Schottky cihazını elde etmek için orta ve yüksek katkılı n tipi silisyumun etkisi de araştırılmıştır. Ayrıca, SiO2'nin dağlanma süresi ile grafenin ve p tipi katkılı grafenin ısıl tavlanmasının etkisi de incelenmiştir. Tavlama işlemi, PMMA kalıntısında kayda değer bir azalma gösterirken, nitrik asit buharları ve GO dispersiyonu ile p-katkılı grafen, grafenin çalışma fonksiyonunda bir artış göstermiştir. En iyi elde edilen güç dönüşüm verimliliği (PCE), termal tavlama ve sentezlenmiş GO ile katkılamadan sonra saf grafen/orta katkılı n-Si'de % 3,2 ve p-katkılı grafen/yüksek katkılı n-Si Schottky eklemli güneş hücresinde yaklaşık % 2,24 bulunmuştur.