Optoelektronik uygulamalar için hibrit fonksiyonel yarı iletkenler
Hybrid functional semiconductors for optoelectronic applications
- Tez No: 749584
- Danışmanlar: PROF. DR. RİCHARD HENRY FRİEND
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Fizik ve Fizik Mühendisliği, Kimya, Energy, Physics and Physics Engineering, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: University of Cambridge
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Fizik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 172
Özet
Organik ve inorganik bileşenlere sahip hibrit yapılar, son teknoloji ürünü organik ve inorganik malzemelerin özelliklerini tamamlayan özellik ve işlevlere sahip ilginç bir malzeme sınıfı olarak ortaya çıkmaktadır. Kolay işlenebilen bu geniş hibrit yapı sınıfları, gelecekte yüksek performanslı ve düşük maliyetli elektroniklerin inşası için iyi bir strateji sunmaktadır. İki ana bölümden oluşan bu tez bir dizi hibrit malzemeleri konu almaktadır. Birinci bölümde, PbSe nanokristalleri için bir yüzey pasivasyon tekniği anlatılmış ve pasivasyonun fotovoltaik performans üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Bu tezin ikinci bölümünde, bakır içeren metalo-polimerlerin ligand modifikasyonunun fiziksel, kimyasal ve foto fiziksel özellikler üzerindeki etkisi araştırılmış ve sıcaklık/elektrik alan kaynaklı elektrolüminesans davranışı anlatılmıştır. Yarı iletken nanokristalleri, optoelektronik cihazlar için umut verici malzemelerdir, ancak yüksek yüzey alanları, yük taşıyıcı taşınmasını engelleyen kusurlar oluşturmaya karşı hassastır. Bu tezde, halojenür yüzey pasivasyonunun PbSe nano kristallerinin uzun erimli düzenlerini geliştirmesi tarif edilmiş ve kimyasal, optik ve fotovoltaik cihaz özellikleri üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Çeşitli mimarilerle inşa edilen güneş pilleri, tekli fisyon güneş pillerinde sınırlayıcı faktörün yük transferinden ziyade üçlü eksiton oluşumu ve iyonlaşmasının olduğunu göstermiştir. Ek olarak, yüzey modifikasyon etkisinin küçük boyutlu PbSe kristalleri için daha şiddetli olduğu gösterilmiştir. Pasivasyon yöntemi ile tuzak bantların ortadan kaldırıldığı ve yüzeyi modifiye edilmemiş nanokristallere göre daha uzun süre aynı performansta çalışabilen cihazların elde edilebildiği görülmüştür. Metal ile konjuge polimer omurgası arasındaki elektronik etkileşimleri ortaya çıkarmak için çeşitli küçük moleküllü model bileşikler ve bakır içeren polimerler tasarlanmıştır. Kompleks metal-organik yapılar oluşturmak için kovalent (N=C) ve dinamik koordinatif (N→Metal) bağların eşzamanlı oluşumunu içeren alt bileşen teknikleri kullanılmıştır. Bu tezde iki tip dinamik-kovalent bakır bazlı metallo-polimer anlatılmaktadır; N^N-tipi ve P^P-tipi ligandlar hem homoleptik [Cu (N^N)2]+ hem de heteroleptik [Cu(N^N)(P^P)]+ komplekslerin oluşumuna yol açmıştır. Bu çalışma, foto-fiziksel ve fiziksel özelliklerin, polimer omurgasındaki ligandın doğasına ve metal merkezlerinin sayısına duyarlı olduğunu göstermiştir. Bulgular, bitişik bakır merkezleri ve polimer omurgası arasında elektronik etkileşimlerin varlığını göstermektedir. Ek olarak, homoleptik komplekslerin geniş bir emisyon spektrumuna sahip oldukları, heteroleptik komplekslerin ise daha düşük enerjili, kızılötesi alanda elektrolüminesans spektrumuna sahip olduğu görülmüştür. Sonuçlar ayrıca heteroleptik metallo-polimerlerin uyaran varlığında yapılarını ve özelliklerini yeniden yapılandırabildiklerini göstermiştir. Meydana gelen bu değişimler metal-ligand bağlarının dinamik-kovalent doğasına bağlanmıştır. Ayrıca, dinamik-kovalent metallo-polimerlerin sıcaklık ve elektrik alanındaki değişikliklere yanıt olarak, mekanik ve fotofiziksel özelliklerini tersinir bir şekilde dönüştürebildikleri tespit edilmiştir. Bu metallo-polimerler ile yapılan ışık yayan elektrokimyasal hücrelerin voltaja bağlı elektrolüminesans özelliğine sahip oldukları ve emisyon dalga boyunun kayma gösterdiği tespit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Hybrid structures with organic and inorganic constituents are emerging as an interesting class of materials with properties and functions that complement those of the state-of-the-art organic and inorganic materials. These broad classes of easily processable hybrid structures offer a good strategy for the construction of high performance and low cost electronics in the future. This thesis describes a range of hybrid materials and is divided into two parts. In the first part, a surface passivation technique for the PbSe nanocrystals was described, and the effect of passivation on the photovoltaic performance was investigated. In the second part of this thesis, the effect of ligand modification of the copper containing metallo-polymers on the physical, chemical, and photophysical properties was explored and the temperature/electric field induced electroluminescence behaviour was described. Semiconductor nanocrystals are promising materials for printed optoelectronic devices, but their high surface areas are susceptible to forming defects that hinder charge carrier transport. Furthermore, correlation of nanocrystal material properties with solar cell operation is not straightforward due to the disorder often induced into NC films during processing. In this thesis, I describe an improvement in long-range ordering of PbSe NCs symmetry that results from halide surface passivation, and investigate the effects on chemical, optical, and photovoltaic device properties. Notably, this passivation method leads to a nanometer-scale rearrangement of PbSe NCs during ligand exchange, improving the long-range ordering of nanocrystals symmetry entirely with inorganic surface chemistry. Solar cells constructed with a variety of architectures show vi varying improvement and suggest that triplet formation and ionization, rather than carrier transport, is the limiting factor in singlet fission solar cells. Synthetic optimization of the passivation procedure for a range of nanocrystal sizes showed that the effect of passivation is drastic for smaller size PbSe crystals with surface bound chloride and cadmium. The passivation method removes the sub-bandgap absorption and leads to robust material and devices that retain performance characteristics many hours longer than their un-passivated counterparts. Various small molecule model compounds and polymer that contain copper have been designed in order to find the relation between the electronic interactions of the metal and the conjugated polymer backbone. Subcomponent self-assembly techniques, which involve simultaneous formation of the covalent (N=C) and dynamic coordinative (N→Metal) bonds, were employed to create complex metal-organic structures. Two types of dynamic-covalent copper based metallo-polymer are described in this thesis; N^N-type (where N^N indicates a chelating diimine ligand) and the P^P-type (where P^P denotes a bisphosphine ligand) giving rise to both homoleptic [Cu (N^N)2]+ and heteroleptic [Cu(N^N)(P^P)]+ complexes. This study showed that the photo-physical and physical properties are sensitive to the nature of the ligand and number of metal centres on the polymer backbone. The findings suggest the existence of electronic interactions between adjacent copper centres and the polymer backbone. Ligand modification from homoleptic to heteroleptic complexes converts the electroluminescence from a broad white spectrum emission to a lower energy infrared electroluminescence. The results also demonstrated that heteroleptic metallo-polymers are capable of reconfiguring their structure and properties in response to stimuli, and we attribute these changes to the dynamic-covalent nature of the metal-ligand bonds. Furthermore, the dynamic-covalent metallo-polymer undergoes a reversible structural rearrangement in response to changes in both temperature in solution and electric field in the solid state, transforming its mechanical and photophysical properties. Devices made with the metallo-polymer showed that it was electroluminescent and could be fabricated into light emitting electrochemical cells. These devices showed voltage-dependent electroluminescence and undergo a shift in the wavelength of emission that reverses over time.
Benzer Tezler
- ZnO-tabanlı nanoyapıların ilk prensiplere dayalı yöntemlerle modellenmesi ve incelenmesi
Modeling and investigation of ZnO-based nanostructures via first-principles methods
MEHMET ARAS
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Fizik ve Fizik MühendisliğiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÇETİN KILIÇ
- Güneş hücresi ve lazer uygulamaları için büyütülen SB tabanlı III-V grubu yarıiletken yapıların incelenmesi
Investigation of grown SB-based III-V group semiconductor structures for solar cell and laser applications
SABAHATTİN ERİNÇ ERENOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
EnerjiEskişehir Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BURCU ARPAPAY
- Optoelectronic neural ınterfaces using PEDOT: PSS pseudo-capacitors and AlSb nanocrystals
PEDOT: PSS psödo-kapasitör ve AlSb nanokristalleri tabanlı optoelektronik nöral arayüzler
MERTCAN HAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEDAT NİZAMOĞLU
- Improvement of transparent conductive hybrid ITO/Ag/ITO electrodes by electro-annealing
Geçirgen iletken hibrit ITO/Ag/ITO elektrotların elektro-tavlama ile iyileştirilmesi
ZEMZEM UYANIK
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLNUR AYGÜN ÖZYÜZER
- Bazı fosforesan iridyum(III) komplekslerinin optoelektronik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of optoelectronic properties of some phosphorescent iridium(III) complexes
SANGAR MOHAMMED MAHMOOD MAHMOOD