Localized plasmon-coupled semiconductor nanocrystal emitters for innovative device applications
Yenilikçi aygıt uygulamaları için lokal plazmon katkılı yarı iletken nanokristal ışıyıcılar
- Tez No: 199470
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. HİLMİ VOLKAN DEMİR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Fizik ve Fizik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Kuvantum sınırlandırma, kuvantum noktaları, nanokristaller, nano-çubuklar, kendiliğinden ışınsalım, fotoışıma, elektro-kipleme, metal nanoparçacıklar, lokal plazmonlar, metalle artırılan ışıma, zamanda sonlu farklar (FDTD), Quantum confinement, quantum dots, nanocrystals, nanorods, spontaneousemission, photoluminescence, electromodulation, metal nanoparticles, localizedplasmons, metal-enhanced luminescence, FDTD
- Yıl: 2007
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 96
Özet
Kuvantum sınırlandırma, kolloidal yarıiletken kuvantum noktaları gibi ışıyıcımalzemelerin biyomedikal görüntülemeden beyaz ışık üretimine kadar uzanan çeşitlifotonik uygulamalar için kullanılmasını olanaklı kılmaktadır. Sözü edilen aygıtuygulamaları verimli fotoışıma gerektirmektedir. Bu amaçla, bu tez çalışmasındayarıiletken nanokristallerin kendiliğinden ışınsalım özelliklerini değişik koşullardainceledik ve yenilikçi aygıt uygulamaları için yakınlarına metal nanoparçacıklaryerleştirerek plazmon rezonans etkisiyle artışını ve denetimli değişikliğini sağladık.Öncelikle, nanokristallerin (örneğin CdSe, CdS ve CdSe/ZnS) soğurma/fotoışıma,zaman-çözümlü ışıma ve uyarma tayfı ölçümlerini içeren optik karakterizasyonu üzerinekuramsal ve deneysel çalışmalarımızı sunduk. Optik kipleyici uygulamaları için,nanokristallerde (nano-noktalar ve nano-çubuklar) çok güçlü (% 90'a kadar) fotoışıma vesoğurma elektro-kiplemesi gösterdik. Ardından, zamanda sonlu farklar (FDTD)yöntemiyle metal nanoparçacıkların optik yanıtı üzerine elektromanyetik modellememizisunduk. İlk defa, metal nano-ada filmlerin (nano-gümüş) lokal plazmonlarını uzaysal vespektral olarak optimum optik etkileşim için tasarlayıp kullanarak, ışıma dorukdalgaboyu kayması (14 nm), ışıma eğrisi daralması (yarı yükseklikteki tam genişlikte %22'ye denk gelen 10 nm'lik daralma), fotoışıma şiddet artışı (aynı nanokristallerinplazmonik etkileşim olmadığı ve aynı nanokristaller ile aynı nano-gümüş arasındadielektrik katman olmadığı durumlara göre sırasıyla 15.1 ve 21.6 kat) ve yüzey ışımasınınistenilen dalgaboyunda seçilmiş doruklandırılması gibi nanokristal ışıması ile ilgiliçarpıcı değişiklikleri deneysel olarak gerçekleştirdik. Bu tez çalışmasında nanokristallerinbu şekilde lokal plazmon mühendisliği, ışık yayan ve fotovoltaik aygıtlarımız için yeniolanaklar sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Quantum confinement allows for the development of novel luminescent materials such ascolloidal semiconductor quantum dots for a variety of photonic applications spanningfrom biomedical labeling to white light generation. However, such device applicationsrequire efficient photoluminescence. To this end, in this thesis we investigate thespontaneous emission characteristics of semiconductor nanocrystal emitters underdifferent conditions and their enhancement and controlled modification via plasmonicresonance coupling, placing metallic nanoparticles in their proximity, for innovativedevice applications. We first present our theoretical and experimental work on the opticalcharacterization of nanocyrstals (e.g., CdSe, CdS, and CdSe/ZnS) includingabsorption/photoluminescence, time-resolved luminescence, and excitation spectrameasurements. Here we demonstrate very strong electromodulation (up to 90%) ofphotoluminescence and absorption of such nanocrystals (nanodots and nanorods) foroptical modulator applications. Second, we present our electromagnetic modeling on theoptical response of metal nanoparticles using finite-difference-time-domain method. Forthe first time, using localized plasmons of metal nanoisland films (nano-silver) carefullyspectrally and spatially tuned for optimal coupling conditions, we report very significantcontrolled modifications of nanocrystal emission including the peak emission wavelengthshift (by 14nm), emission linewidth reduction (by 10nm with 22% FWHM reduction),photoluminescence intensity enhancement (15.1- and 21.6-fold compared to the controlgroups of the same nanocrystals with no plasmonic coupling and those with identicalnano-silver but no dielectric spacer in the case of non-radiative energy transfer,respectively), and selectable peaking of surface-state emission at desired wavelengths.Such localized plasmonic engineering of nanocrystal emitters opens new possibilities forour light-emitting and photovoltaic devices.
Benzer Tezler
- Selective plasmonic control of excitons and their non-radiative energy transfer in colloidal semiconductor quantum dot solids
Kolloidal yarıiletken kuvantum noktacık filmlerinde ekzitonların seçimli plazmonik kontrolü ve radyasyonsuz enerji transferleri
TUNCAY ÖZEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HİLMİ VOLKAN DEMİR
- Modelling surface plasmon resonances of arrays of nano particles on a dielectric substrate using discrete dipole approximation with surface interaction (DDA-SI)
Discrete dipole approximation with surface interation (DDA-SI) kullanarak nano parçacıklarının dielectiric üzerindeki yüzey plazmon rezonansının modellenmesi
ZAHRA ROSTAMPOUR FATHI
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Makine MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. M. PINAR MENGUC
- A coherent coupling between graphene plasmon and molecular vibration in strong coupling regime
Güçlü bağlantı rejiminde grafen plazmonu ve moleküler titreşim arasındaki tutarlı bağlantı
MD FAYSAL HOSSAIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Mühendislik Bilimleriİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
Dr. WON MI AHN
- Ebl fabricated plasmonic nanostructures for sensing applications
Eıl ile algılama uygulamaları için plazmonik nanoyapıların geliştirilmesi
NEVAL AYŞEGÜL CİNEL
Doktora
İngilizce
2013
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EKMEL ÖZBAY
- Molecular recognition based self assembly of engineered proteins on nanoscaled gold surfaces
Nano-ölcek metal yüzeylerde moleküler tanıma esaslı kendiliğinden montaj olabilen protein tasarımı
BANU TAKTAK KARACA
Doktora
İngilizce
2015
Biyokimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CANDAN TAMERLER
YRD. DOÇ. DR. BÜLENT BALTA