Photophysics of quantum emitters in hexagonal boron nitride
Altigen bor nitrürdeki kuantum yayicilarin fotofiziği
- Tez No: 740599
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ İBRAHİM SARPKAYA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 98
Özet
2004 yılında grafenin ke¸sfinden bu yana, iki boyutlu (2D) malzemeler büyük ilgi gördü. Farklı optik, mekanik ve elektriksel özelliklerinden dolayı altıgen bor nitrür (h-BN) hem temel araştırma hem de cihaz uygulamaları için düşünülmüştür. h-BN kusur merkezlerinden oda sıcaklığındaki tek foton emisyonunun yakın zamanda gözlemlenmesi, onu kuantum fotonik uygulamaları için de heyecan verici bir malzeme platformu haline getiriyor. Tek foton kaynakları, kuantum hesaplama, kuantum algılama ve kuantum telekomünikasyon gibi kuantum teknolojilerinde önemli bir rol oynar. Bu kuantum teknolojileri, kuantum fiziğine karşılık gelir ve girişim, süperpozisyon, dolaşma ve sıkıştırılmış durumlar gibi ¨ozellikler kullanır. Bu nedenle, parlak, ayırt edilemez ve saf tek fotonlar gerektirir. h-BN'deki kuantum yayıcılar, y¨uksek parlaklıkları, y¨uksek kararlılıkları ve spektral ayarlanabilirlikleri nedeniyle son yıllarda kapsamlı bir şekilde araştırılmıştır. Kuantum yayıcıların tam mikroskobik kökeni bilinmemekle birlikte, h-BN'deki kusur merkezlerinin varlığından dolayı derin kusur emisyonuna atfedilir. h-BN'deki kuantum yayıcıların fotofiziğini incelemek için, ticari olarak temin edilebilen çözelti bazlı h-BN pulları üzerinde optik olarak aktif kusur merkezleri oluşturmak için termal tavlama işlemlerini kullandık. İlk olarak, hata merkezlerini başarılı bir şekilde oluşturup oluşturmadığımızı görmek için oda sıcaklığında optik karakterizasyonlar yaptık. Ardından emiterlerin fotostabilitesini araştırmak için sıvı helyum sıcaklığında fotolüminesans (PL) ve spektral difüzyon ölçümleri yaptık. Bu PL emisyonlarının fotostabilitesini onayladıktan sonra, bu PL emisyonlarının kuantum yapısını araştırmak için Hanbury Brown ve Twiss interferometre kullanarak foton antibunching ölçümleri gerçekleştirdik. Zamana bağlı tek foton sayma yöntemini kullanarak, bu kuantum yayıcıların ömürlerini de ölçtük. Son olarak, manyeto-PL ölçümleri yaptık ve uygulanan düzlem dışı manyetik alan altında spin kusurlarını inceledik. Uygulanan alan 0T'den 7T'ye yükseltildiğinde, yayıcıların entegre PL yoğunluğunda bir büyüklük sırasına kadar önemli bir azalma gözlemlendi. Kuantum yayıcıların PL emisyon yoğunluğunda gözlenen fotokarartma, dönüş seçici, ışınımsal olmayan sistemler arası geçiş (ISC) geçişlerinin varlığına bağlanmıştır.
Özet (Çeviri)
Since the discovery of graphene in 2004, two-dimensional (2D) materials have attracted a great deal of attention. Due to its distinct optical, mechanical, and electrical properties, hexagonal boron nitride (h-BN) has been considered for both fundamental research and device applications. The recent observation of room temperature single photon emission from h-BN defect centers makes it also exciting material platform for applications of quantum photonics. Single-photon sources play an essential role in quantum technologies such as quantum computing, quantum sensing, and quantum telecommunication. These quantum technologies correspond to quantum physics and utilize features namely, interference, superposition, entanglement, and squeezed states. Therefore, require bright, indistinguishable, and pure single-photons. Quantum emitters in h-BN have been investigated extensively in recent years due to their high brightness, high stability, and spectral tunability. Although the exact microscopic origin of quantum emitters is unknown, it is attributed to deep-defect emission because of the presence of defect centers in h-BN. In order to study the photophysics of quantum emitters in h-BN, we have utilized thermal annealing processes to create optically active defect centers on commercially available solution-based h-BN flakes. First, we performed optical characterizations at room temperature to see whether we created defect centers successfully or not. Then, to investigate the photostability of emitters, we performed photoluminescence (PL) and spectral diffusion measurements at liquid helium temperature. After confirming the photostability of those PL emissions, we performed photon antibunching measurements by using Hanbury Brown and Twiss interferometer in order to investigate the quantum nature of those PL emissions.By using the time-correlated single-photon counting method, we have also measured the lifetimes of those quantum emitters. Finally, we performed magneto-PL measurements and studied spin defects under an applied out-of-plane magnetic field. A substantial decrease in the integrated PL intensity of the emitters by up to one order of magnitude was observed when the applied field is increased from 0T to 7T. The observed photodarkening in the PL emission intensity of the quantum emitters has been attributed to the presence of spin-selective, nonradiative intersystem crossing (ISC) transitions.
Benzer Tezler
- Photophysics of interlayer excitons in TMDC heterobilayers
TMDC heteroyapılarındaki katmanlar arası eksitonların fotofiziği
MEHMET ATIF DURMUŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Bilim ve Teknolojiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İBRAHİM SARPKAYA
- Morphological control of perovskites for optoelectronic applications
Başlık çevirisi yok
FATMA MELTEM AYGÜLER
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiTechnische Universität MünchenPROF. THOMAS BEIN
PROF. DINA FATTAKHOVA-ROHLFING
- Pyrazoline-based organic emitters as color-conversion materials for led applications
Led uygulamaları için renk dönüşüm malzemeleri olarak pirazolin tabanlı organik ışıyıcılar
MUSTAFA MUSA NAJI ALDULAIMI
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Fizik ve Fizik MühendisliğiBolu Abant İzzet Baysal ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT OLUTAŞ
PROF. DR. MUHAMMET YILDIRIM
- Development of carbazole based donor acceptor typed fluorescent materials for oled applications
Oled uygulamalarında kullanılmak üzere karbazol esaslı donör akseptör tip floresans malzemelerin geliştirilmesi
GÜLÇİN NALBANTOĞLU
- Grafen temelli kuantum noktaları / ftalosiyaninkonjugatlarının sentezi ve enerji transferi özelliklerininincelenmesi
Graphene-based quantum points / phthalocyanine investigation of the synthesis and energy transfer characteristics of the conjugates
ŞULE ERYİĞİT
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İBRAHİM ÖZÇEŞMECİ