Well-controlled modification of emission kinetics of colloidal semiconductor quantum wells
Kolloidal yarıiletken kuantum kuyuları ışıma kinetiklerinin iyi kontrol edilebilen değişikliği
- Tez No: 691051
- Danışmanlar: PROF. DR. HİLMİ VOLKAN DEMİR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- 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: Belirtilmemiş.
Özet
Kolloidal kuantum kuyuları (KKK'ler), yarıiletken nanokristallerin önemli bir neredeyse-2 boyutlu alt ailesidir. Dikey kalınlıkları boyunca uzanan sadece birkaç tek katmanın benzersiz sıkı kuantum sınırlamaları sayesinde, KKK'ler çok yüksek osilatör gücüne sahiptirler ve bir tarafta onlarca ila yüzlerce nm arasında genişleyen büyük yan boyutlarıyla birlikte soğurma kesitlerini önemli ölçüde artırmaktadırlar. Bu özellikler KKK'leri ışık hasatı uygulamaları için mükemmel adaylar haline getirmektedir. Bu tezde, KKK'lerin üstün ışık toplama kapasitelerinden faydalanmak için, çeşitli melez soğurma sistemlerinde, KKK'lerin fotolüminesans ışıma sürelerinin farklılaştırılması ve kontrolü araştırılmıştır. Özellikle, güçlü soğurabilen KKK'lerden, zayıf soğurucular olan dolaylı bant aralığına sahip yığın yarıiletkenlere (örneğin, yığın silisyum) ışımasız enerji aktarımı önerilmiş ve gösterilmiştir. Bu amaçla, ince ayarlı bir dielektrik ayırıcı (d kalınlığında) ile silisyum yakınında tek katmanlı, tamamen yüzü aşağı dönük bir topluluğa kendiliğinden istiflenen bu KKK'lere ait ışıma kinetiklerinin iyi kontrol edilen modifikasyonları çalışılmış ve gösterilmiştir. Förster rezonans enerji aktarımı (FRET), tam elektromanyetik çözümler kullanarak da modellediğimiz ve açıkladığımız KKK'lerin ışıma kinetiğinde gözlemlenen değişikliklerin altında yatan temel mekanizma olarak bulunmuştur. Bu KKK'lerden yığın silisyuma elde edilen enerji transferinin hızının uzayda d^-1 ile yavaş yavaş ölçeklendiği gösterilmiştir. Sonlu elemanlar yöntemine (FEM) dayalı hesaplama, bu ters orantılı ilişkinin, KKK katmanındaki elektrik alanının ve KKK'lerde bulunan güçlü düzlem içi dipoller nedeniyle alttaşın delokalizasyonundan kaynaklandığını ortaya koymuştur. Silisyum tabanlı foto-algılama platformlarının eksikliklerini gidermek için, ürettiğimiz bir kavram kanıtı melez cihazda, böyle bir tek katmanlı KKK filmi kullanılarak ışığa duyarlılaştırmanın silisyumda toplanan fotoakımı 3 kata kadar arttırdığını deneysel olarak gösterilmiştir. Bu tezdeki bulguların, optoelektronik uygulamalarda KKK'lerin şaşırtıcı ışık toplama potansiyelinden daha fazla yararlanmaya yardımcı olması beklenmektedir.
Özet (Çeviri)
Colloidal quantum wells (CQWs) belong to an important quasi-2-dimensional sub-family of semiconductor nanocrystals. Thanks to their uniquely tight quantum confinement of only few monolayers extending across their vertical thickness, CQWs possess giant oscillator strength, substantially increasing their absorption cross-section along with their large lateral size expanded over tens to hundreds of nm's on one side. These together make CQWs excellent candidates for light-harvesting applications. In this thesis, to utilize CQWs' superior light-harvesting capability, we investigated the alteration and control of photoluminescence decay lifetimes of the CQWs in a variety of hybrid absorbing systems. In particular, we proposed and demonstrated the nonradiative energy transfer from strongly-absorbing CQWs to indirect-bandgap bulk semiconductors as weak absorbers, e.g., bulk silicon. To this end, we systematically studied and showed the well-controlled modification of the emission kinetics of these CQWs that are self-assembled into a single-layer all-face-down oriented ensemble in the vicinity of silicon with a fine-tuned dielectric separator (of thickness d). We found the Förster resonance energy transfer (FRET) to be the chief underlying mechanism for the observed modifications in the emission kinetics of the CQWs, which we further modeled and explained using full electromagnetic solutions. We showed that the rate of the resultant energy transfer from these CQWs to the bulk silicon scales slowly with d^-1 in space. Finite element method (FEM) based computation revealed that this inverse relationship is caused by the delocalization of the electric field in the CQW layer and the substrate due to strong in-plane dipoles present in the CQWs. To address the shortcomings of silicon-based photo-detecting platforms, in a proof-of-concept hybrid device we fabricated, we experimentally demonstrated that the photosensitization using such a single-layer CQW-film enhances the photocurrent collected in the silicon by up to 3-folds. The findings in this thesis are expected to help further exploit the amazing light-harvesting potential of CQWs in optoelectronic applications.
Benzer Tezler
- Doğuştan kalça çıkıklı hastalarda kalça patolojilerinin bilgisayarlı tomografi ile değerlendirilmesi
Başlık çevirisi yok
NECDET ŞÜKRÜ ALTUN
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
1987
Ortopedi ve TravmatolojiGazi ÜniversitesiOrtopedi ve Travmatoloji Ana Bilim Dalı
PROF.DR. ORHAN ASLANOĞLU
- Kuyruk modelleri ve analizi üzerine bir uygulama
Başlık çevirisi yok
DİDEM ÖZPULAT
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
İstatistikEge ÜniversitesiBilgisayar Bilimleri ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FİKRET İKİZ
- Dokuma kumaşlarda örgü tipinin ham kumaşın boyutları ve geometrik özellikleri üzerindeki etkilerinin araştırılması
Başlık çevirisi yok
EMEL ÖNDER
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiEge ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜNGÖR BAŞER
- Karıştırıcılar ve karıştırma kabındaki akım olaylarının incelenmesi
Başlık çevirisi yok
NADİR İLTEN
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Makine MühendisliğiUludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. ÖMER SAMİH MERTBAŞ
- Değişik derim zamanı ve önsoğutmanın Bursa siyahı incir çeşidinin meyve kalitesi ve pazarlama süresi üzerine etkileri
Effects of haruest time and precooling on fruit quality and shelf-life of the fig variety“Bursa siyahı”
FÜSUN GÜRSEL ÇELİKEL