Graphene based optoelectronics in the visible spectrum
Görünür spektrumda grafen tabanlı optoelektronik
- Tez No: 379572
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. COŞKUN KOCABAŞ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 111
Özet
İki boyutlu bir karbon kristali olan grafen, elektriksel olarak değiştirebilir geniş spektrum optik tepkisiyle optoelektronik için uyarlanabilir bir malzemedir. Görünür ve yakın kızılötesi spektrumda grafenin optik tepkisi bantlar arası geçişler tarafından belirlenir. Grafenin Fermi seviyesinin elektriksel olarak ayarlanması, bantlar arası geçişlerin engellenmesine neden olur. Fakat bantlar arası geçişlerin görünür ve yakın kızılötesi bölgede kontrol edebilmek büyük bir zorluktur. Grafenin optik özelliklerini kontrol etmek için yeni bir aygıt geliştirdik. Önerilen aygıt, superkapasitör yapısı kullanan parallel grafen elektrotlar ve bunların arasına hapsedilmiş sıvı elektrolitten oluşmaktadır. Grafen elektrotların karşılıklı elektriksel ayarlanması, görünür ve yakın kızılötesi spektrumda çalışabilen optik modülatörleri üretmemize olanak sunmaktadır. Fakat tek katmanlı grafenin temel sabitler tarafından belirlenen sınırlı optik soğurması nedeniyle performansı limitlidir. Kullandığımız tekniği geliştirerek çok katmanlı grafen tabanlı, yeni bir tür elektrokromik aygıt ürettik. Üretilen aygıtlar, elektriksel olarak kontrol edilen araya ekleme metoduyla, geri çevrilebilir renk değişimine uğramaktadır. Yapılan elektriksel ve optik karakterizasyonlar, çok katmanlı grafen tabanlı elektrokromik aygıtların görünür ve yakın kızılötesi bölgeyi kapsayan geniş bir spektrumda %55'e varan optik modulasyon sağladığını göstermiştir. Yarı iletken malzemelerin geleneksel olmayan alttaşlar üzerine entegrasyonu, yarı iletken alttaş kullanan teknolojilerle elde eldilemeyecek optoelektronik aygıtların üretimine olanak sunmaktadır. Yeni bir uygulama olarak; geliştirdiğimiz kağıt alttaşlar üzerine aktarılmış çok katmanlı grafeni ayarlanabilir optik ortam olarak kullanan, ultra ince ekran aygıtları sunuyoruz. Geliştirdiğimiz aygıtların optoelektronikte geniş bir uygulama alanı bulacağını umuyoruz.
Özet (Çeviri)
Graphene, a two dimensional crystal of carbon atoms, emerges as a viable material for optoelectronics because of its electrically-tunable broadband optical properties. Optical response of graphene at visible and near infrared frequencies is defined by inter-band electronic transitions. By electrical tuning of the Fermi energy, the inter-band transitions can be blocked due to Pauli blocking. However, controlling inter-band transitions of graphene in the visible and near infrared wavelengths, has been an outstanding challenge. We developed a new device to control optical properties of graphene in the visible spectra. Our device relies on a graphene supercapacitor which includes two parallel graphene electrodes and electrolyte between them. Mutual gating between graphene electrodes enables us to fabricate optical modulators which can operate in the visible and near-infrared. Single layer graphene, however, has performance limits due to its small optical absorption defined by fundamental constants. We extend our method and we developed a new class of electrochromic devices using multilayer graphene. Fabricated devices undergo a reversible color change with the electrically controlled intercalation process. The electrical and optical characterizations of the electrochromic devices reveal the broadband optical modulation up to 55 per cent in the visible and near-infrared. Integration of semiconducting materials on unconventional substrates enables optoelectronic devices with new mechanical functionalities that cannot be achieved with wafer-based technologies. As a novel application, we demonstrate ultra thin electronic paper displays using the multilayer graphene as a reconfigurable optical medium. We anticipate that the developed devices would find wide range of applications in optoelectronics.
Benzer Tezler
- Geçirgen ve iletken elektrot olarak karbon nanotüp katkılı indiyum kalay oksit ince filmlerin geliştirilmesi
Development of carbon nanotube doped indium tin oxide transparent conductive electrode
GÖKÇEN GÖKÇELİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN KARATEPE YAVUZ
- Tio2 mesoporous/zno nanotel tabanlı tandem (katmanlı) nano yarıiletkenlerin üretilerek optoelektronik özelliklerinin incelenmesi ve boya ile duyarlı fotovoltaik hücrelerin üretilmesi
Investigation of optoelectronic properties by producing tio2 mesoporous / zno nanotel based tandem (layered) nano semiconductor and producing dye-sensi̇ti̇zed solar cell
VOLKAN ÇELİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
EnerjiYalova ÜniversitesiEnerji Sistemleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BAYRAM KILIÇ
- Nanoscale wireless optical communication receivers with graphene and carbon nanotube
Grafen ve karbon nanotüp ile nanoölçekli kablosuz optik haberleşme alıcıları
BURHAN GÜLBAHAR
Doktora
İngilizce
2012
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGÜR BARIŞ AKAN
- Graphene-based electrically tunable terahertz optoelectronics
Grafen-tabanlı elektrik ayarlı terahertz optoelektroniği
NURBEK KAKENOV
Doktora
İngilizce
2016
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. COŞKUN KOCABAŞ