Fotoelektronik Dünyasının Başarılı İsmi Doç. Dr. Can Bayram

Teknoloji dünyası baş döndürücü bir hızla değişiyor. Bir taraftan günlük hayatta kullandığımız ürünler günden güne gelişirken diğer taraftan hayalini bile kuramadığımız pek çok yeni teknolojik ürün de hayatımızdaki yerini alıyor. Öyle ki en son teknoloji diye satın aldığımız televizyon, bilgisayar, cep telefonu gibi ürünler kısa zamanda “eski” olabiliyor ya da yeni çıkan pek çok farklı ürünün işlevi bizi şaşırtabiliyor. 

Hem günlük hayatımızı kolaylaştıran hem de hayatımızın ayrılmaz bir parçası haline gelen bütün bu gelişmelerin mimarları hiç şüphesiz araştırmacılar. Bu araştırmacılardan biri de pek çok teknolojik ürünün gelişmesine katkıda bulunan Doç. Dr. Can Bayram.

Dow Sürdürülebilir Yenilikçi Öğrenci Ödülü, Boeing Yılın Mühendislik Öğrencisi Ödülü, Lazer Teknolojisi, Mühendisliği ve Uygulamaları Ödülü gibi pek çok önemli ödülün sahibi olan Dr. Bayram’la hem kendisi hem de araştırma konuları üzerine güzel bir söyleşi yaptık.

TÜBİTAK Bilim Genç: Bize kendinizden bahseder misiniz?

Doç. Dr. Can Bayram: 1983 yılında İzmir’de doğdum. Öğretmen bir ailenin çocuğuyum.  Öğrenimime Meliha - Doğan Akad İlkokulu’nda başladım, İzmir Bornova Anadolu Lisesi ve İzmir Fen Lisesi’nde devam ettim.

TÜBİTAK Fizik Olimpiyatları’ndaki tecrübelerimin de etkisiyle 2001’de Bilkent Üniversitesi Fizik Bölümü’ne başladım. İlk yılı bölüm birincisi olarak tamamlayınca teorik bilgilerimi daha verimli uygulayabileceğim Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü’ne geçtim ve üç yıl içinde lisans diplomamı aldım.

Doktora eğitimimi Northwestern Üniversitesi (ABD) Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü’nde Kuantum Aygıtları Merkezi’nde dünyaca ünlü Prof. Manijeh Razeghi’nin grubunda tamamladım.  Doktora araştırmalarım kapsamında ultraviyole bandında çalışan tek foton algılayıcılar, mavi ve yeşil dalga boyunda yüksek enerji verimli ışık saçan diyotlar ve yenilikçi kuantum aygıtları gibi farklı teknolojiler geliştirdim.

Doktora sonrası çalışmalarımı IBM Thomas J. Watson Araştırma Merkezi’nde (ABD, New York) araştırma görevlisi olarak yaptım. IBM şirketinin kurucusu Thomas J. Watson’ın adını taşıyan ve IBM Global Araştırma’nın merkezi olan bu laboratuvar, geçmişten bugüne elektroniğe (ör. ilk hafıza DRAM), yazılıma (ör. ilk programlama dili Fortran) ve biyoteknolojiye (ör. ilk lazerli ameliyat) öncü katkılarıyla dünyaca tanınıyor. Bu merkez, IBM’in yüz yılı aşkın tarihçesinde “THINK” (“DÜŞÜN”) felsefesinin “INVENT” (“İCAT ET”) ile birleştiği yer olarak, geleceğin teknolojilerine filiz veriyor.

Şu an, mühendislik dalında dünyanın önde gelen üniversitelerinden biri olan Illinois Üniversitesi (Urbana-Champaign) Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü’nde görev yapıyorum. Bu üniversite ilk kez iki Nobel Ödülü alan transistorün mucidi John Bardeen ve ışık saçan diyotları bulan Nick Holonyak gibi hocalara ev sahipliği yapmıştır.

TÜBİTAK Bilim Genç: Hangi konularda araştırma yapıyorsunuz?

Doç. Dr. Can Bayram: Araştırma projelerim, fotonik yarı-iletken malzemeler ve aygıtlar üstünde yoğunlaşıyor. Fotonik (diğer adıyla optoelektronik), optiği ve elektroniği birleştiren zengin bir araştırma konusudur. Foton ve elektron, optiğin ve elektroniğin yapı taşları olarak gündelik hayatımızın her anında yer alır.  Öyle ki fotonu elektrona, elektronu fotona çeviren ve bu döngüyü yüksek verimle gerçekleştirebilen aygıtların geliştirilmesi, enerji kaynaklarının azaldığı günümüzde daha çok önem kazanıyor ve bu araştırmaların sonuçları akıllı televizyonlardan google gözlük devrimine kadar farklı pek çok alanda kullanılabiliyor.

Yarıiletken malzemeler, bu cihazların temel taşını oluşturuyor. Hatta şöyle söyleyebiliriz: Silikon malzeme, elektronik cihazlar için ne kadar “vazgeçilmez”se III. ve V. grup elementleri de fotonik için aynıdır. Bu nedenle şu anda geliştirmekte olduğum teknolojilerin odağında, III. ve V. gruplardaki elementler ve bu elementlere dayalı cihazların silikon ile entegrasyonu bulunuyor. Periyodik tablodaki III. grup (Al, Ga, In) ve V. grup (As, P, N) elementlerinin birleşmesiyle oluşturulan kompozit maddeleri; yüksek güçlü ışık saçan diyotlar, yüksek verimli güneş gözeleri, hızlı transistörler gibi uygulamalarda kullanabiliyoruz. Bu sayede lambalar ısınmadan ışık üretiyor, bilgisayarların çipleri küçülmeden hızları artıyor, güneş enerjisi verimli bir şekilde elektriğe çevrilebiliyor.

TÜBİTAK Bilim Genç: Araştırma konularınız gerçekten heyecan verici görünüyor. Sizi bu konularda araştırma yapmaya motive eden ne oldu?

Doç. Dr. Can Bayram: Ben ilim ve fen aşkının hayat yolunda en büyük mutluluk olduğunu düşünüyorum. Bu aşk öyle güçlüdür ki sadece sizi değil etrafınızdakileri ve hatta tüm dünyayı aydınlatabilir.  Böyle bir yolda ilerlemenin ve başarılı olmanın sırrı çalışmak, inanmak ve pes etmemektir. Bir cümleyle özetlemek gerekirse: O ne mutludur ki bilgiyi öğrenir, geliştirir, paylaşır ve uygular. Bu prensipler ışığında araştırma konularımın öncelikli niteliği insanlığa faydalı cihazlar geliştirmek. Bu nedenle, teknolojinin en uç noktasında, insanlığın devamlılığını, sağlığını ve mutluluğunu sağlayacak yeni teknolojiler üzerinde çalışıyorum. Bu araştırmaların çoğu beraberinde hem ekonomik hem teknik açıdan yüksek riskler taşısa da biz araştırmacıların bunların yapılabilirliğini göstermesiyle birlikte risk faktörü azalıyor ve hatta çoğu zaman bu buluşlar ekonomik açıdan kârlı bir hale geliyor. Ürün ve ürünün üretim teknolojisinin, prototip (ilk örnek, model) aşamasından günlük hayata geçmesi akademik araştırmaların endüstriyel uygulamalara transferi ile olabilir. Bu teknolojilerin günlük hayatımıza girme süreci üründen ürüne değişiklik gösterir. Bu süreç yeni geliştirilen teknolojinin gerektirdiği değişikliğin büyüklüğü, yapılan yatırımlar, araştırmacı sayısı gibi etkenlere bağlı olarak bazen uzun sürebilir. Örneğin mavi ışık saçan lazerler, 1995 yılında geliştirilmiş olmasına rağmen, yaklaşık 10 yıl sonra mavi-ışık (blue-ray) teknolojisi adı altında hayatımıza girebildi. Bunun da bilincinde olarak araştırmalarımdaki öncelikli amacım geliştirdiğimiz teknolojilerin bir gün insanlığa fayda sağlaması ve günlük hayatımızı güzelleştirmesi. 

TÜBİTAK Bilim Genç: Peki, yaptığınız araştırmaların uygulama alanları neler?

Doç. Dr. Can Bayram: Çalışmalarımın güncel bir örneği olan ışık saçan diyotları ve bunların teknolojik katkısını şöyle özetleyebilirim: Işık saçan diyotlar, şu anda kullanılan halojen aydınlatma ampullerine göre, aydınlatmada elektrik enerjisini yarıya indirebilme özelliğine sahip. Daha az enerji tüketimine bağlı olarak ışık saçan diyotların kullanımının artması ile birlikte sadece ABD’de yıllık 40 milyar dolara yakın bir kazanç sağlanacağı öngörülüyor.

Doktora çalışmalarım sırasında uzmanlaştığım GaN (galyum nitrat) madde sistemi, bu ışık saçan diyot teknolojisinin temelini oluşturuyor. Madde bilimini kullanıp, kristal yapısını bozmadan InGaN (indiyum galyum nitrat) maddesini geliştirerek, yüksek verimli yeşil ışık saçan diyot teknolojisinin üretimine yaptığım katkılar pek çok uluslararası ödülü de beraberinde getirdi.

Gündelik uygulamalı teknolojilerin yanında, ana bilime yönelik kuantum teknolojileri üstüne çalışmalarım da var. Doktoramın başlarında, saç telinin binde birinden daha küçük boyutlu aygıtlar geliştirmem gerektiğinde büyük bir heyecan içindeydim. Bu heyecan, bulduğum sonuçların yeni pek çok çalışma ve buluşa öncü olması nedeniyle tutkuya dönüşmüş durumda. Örneğin mühendisliğin başında öğrendiğimiz ve makro-elektroniğin temeli olan pozitif direnç kavramı, bugün artık kuantum-elektronikte genelliğini yitiriyor. GaN madde sisteminde ilk kez benim çalışmalarımda yer alan “quantum tunneling” (kuantum tünelleme) kavramı sayesinde gösterilen negatif direnç, geleceğin Terahertz dalga boylarında çalışan osilatörlerinin gerçekleşmesi için alt yapıyı hazırlamış durumda. Geliştirdiğim bu yeni kavram bir yandan mühendislik alanındaki yeni kuramsal çalışmalara ışık tutarken diğer taraftan kanserin vücut içinde tespit edilmesinden gizlenmiş silahların/patlayıcıların bulunmasına kadar birçok uygulaması olan farklı cihazların geliştirilmesinde de rol oynuyor.

Geliştirdiğim teknolojiler zor koşullara dayanabilen, az enerji kullanan, yüksek verimli yarıiletken aygıtlar olduğu için günlük hayatın yanında, askeri alanlarda ve uzay araştırmalarında da kullanılıyor. Kısaca fotonik ve nanoteknoloji, geleceği çok parlak ve insanlığa çok faydalı olabilecek bir alan. Bu nedenle, bu konu üzerinde çalışmak ve akademik dünyaya özgün katkıda bulunmak, benim için hem bir tutku hem de bir hobi.