Colloidal doping of thick nanoplatelets
Kalın nanolevhaların kolloidal katkılanması
- Tez No: 776231
- Danışmanlar: PROF. DR. HİLMİ VOLKAN DEMİR
- 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: 66
Özet
Yarı iletken nanolevhalar, yarı 2 boyutlu elektronik yapılarının bir sonucu olarak benzersiz optik özellikler sergileyen ilginç bir nanokristal grubudur. Nanolevhaların yüksek soğurma kesiti, dar ışıma bant genişlikleri ve azaltılmış Auger rekombinasyonu gibi dikkat çeken optik özellikleri, onları optoelektronik uygulamalar için klasik yarıiletken nanokristallere kıyasla üstün seçenek haline getirir. Bu nanolevhaların gümüş ve bakır gibi geçiş metalleriyle katkılanması, elektronik yapılarının değiştirilmesine ve ayarlanabilmesine imkân tanıyarak ışık yayan diyotlar ve ışıyan güneş yoğunlaştırıcıları gibi farklı uygulamalar için büyük avantaj oluştururlar. Geçiş metalleri ile böyle bir katkılama; bu nanolevhalardan fotolüminesansın ayarlanmasına, bu nanolevhalarda soğurma sonrası oluşan yük taşıyıcıların rekombinasyon süreçlerinin değiştirilebilmesine ve bu nanolevhalarda katkı maddeleri ile taşıyıcılar arasındaki etkileşimlerin bir sonucu olarak artan Zeeman etkisinin gözlemlenmesine yol açar. Dikey kalınlığı beş tek katman (5 TK) olan CdSe nanolevhaların bakır ve gümüş ile katkılanması çalışılarak rapor edilmiştir. Ancak, bu iki geçiş metali ile bundan kalın nanolevhaların katkılanması bu çalışmaya kadar mümkün olmamıştır. Bu tez çalışmasında, yakın kızılötesi (YKÖ) bölgede ışımada büyük Stokes kayması elde etmek için kısmi katyon değişimini kullanarak 7 TK kalınlığındaki CdSe nanolevhalar gümüş ve bakırla başarıyla katkılanmıştır. Burada, ışımayı ayarlamak için öncül reaktif oranı ve reaksiyon sıcaklığının etkisi sistematik olarak incelenmiştir. Hem bakır hem de gümüş metalleri ile ayrı ayrı katkılanarak bu nanolevhaların bant kenarı ışıması başarıyla sönümlenmiş ve tamamen katkılanma kaynaklı yeni ışıma elde edilmiştir. Ayrıca bu nanolevhaların gümüş ve bakır ile beraber katkılanması sağlanmış ve bu katkılanmış nanolevhalardan hem bakır hem de gümüş kaynaklı ışımalar başarıyla elde edilmiştir. 7 TK CdSe nanolevha çekirdek olarak kullanılarak sıcak enjeksiyon yöntemiyle etrafında CdZnS kabuk büyümesi sağlanmış ve elde edilen bu çekirdek/kabuk yapılı CdSe/CdZnS nanolevhalar gümüş ve bakır ile katkılanarak YKÖ bölgedeki ışımanın daha uzun dalgaboylarına kayması sağlanmıştır. Geniş Stokes kayması ve YKÖ bölgesinde ışıması olan bu geçiş metali katkılı kalın nanolevhalar, ışık üretme ve hasat etme uygulamaları için umut vaadeden bir platform sunar.
Özet (Çeviri)
Semiconductor nanoplatelets (NPLs) make an interesting group of nanocrystals with unique optical properties as a result of their quasi 2-dimensional (2D) electronic structure. Such emerging fascinating optical features of NPLs include high absorption cross-section, narrow emission linewidths, and reduced Auger recombination, making them a superior choice compared to conventional semiconductor nanocrystals for optoelectronic applications. Doping of these materials with transition metals, such as silver and copper, provides great opportunities to modify and tune the electronic structure of these NPLs for various devices including light-emitting diodes and luminescent solar concentrators. Such doping with transition metals allows for manipulation of the photoluminescence from these NPLs, control of the recombination processes of the photogenerated carriers in these NPLs, and observation of the giant Zeeman effect as a result of exchange interactions between the dopants and carriers in these NPLs. Previously, CdSe NPLs have been doped with copper and silver only up to vertical thickness of 5 monolayers (ML). However, doping of thicker NPLs has not been possible to date. In this thesis work, we successfully doped thick CdSe NPLs having 7 ML in thickness with silver and copper using partial cation exchange to obtain large Stokes-shifted emission in the near-infrared (NIR) region. Here, the effect of precursor ratio and reaction temperature were systematically studied to tune the resulting emission. For both copper and silver dopants, we successfully quenched fully the band-edge emission, and purely dopant-induced emission was obtained. We also co-doped these NPLs with silver and copper, and we successfully obtained both copper- and silver-induced emissions from these NPLs. We further grew the CdZnS shell on 7 ML CdSe core by hot injection method and doped the resulting CdSe/CdZnS core/shell NPLs with silver and copper to push their emission further towards longer wavelengths in the NIR region. These thick doped-NPLs with large Stokes shift and emission in the NIR region present a promising platform for light-emitting and -harvesting applications.
Benzer Tezler
- Colloidal synthetic pathways of atomically-flat complex nanocrystal heterostructures
Atomik olarak düz karmaşık nanokristal hetero yapıların koloidal sentetik yolları
FARZAN SHABANI
Doktora
İngilizce
2024
Bilim ve Teknolojiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
Prof. Dr. HİLMİ VOLKAN DEMİR
- Colloidal synthesis and doping of semiconductor nanocrystals
Yarıiletken nanokristallerin koloidal sentezi ve katıklanması
MEHMET ZAFER AKGÜL
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HİLMİ VOLKAN DEMİR
- Colloidal synthesis of ag(i)-doped cdse nanoplatelets with partial cation exchange method
Gümüş-katkılı cdse nanolevhaların kısmi katyon değişimi metodu ile kolloidal sentezi
İRFAN SELİM BOZDOĞAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Bilim ve Teknolojiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HİLMİ VOLKAN DEMİR
- Colloidal photonics of semiconductor nanocrystals: From polarized color conversion to efficient solar concentration
Yarıiletken nanokristallerin koloidal fotoniği: Polarize renk dönüşümünden verimli güneş ışığı yoğunlaştırılmasına
KIVANÇ GÜNGÖR
Doktora
İngilizce
2018
Bilim ve Teknolojiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HİLMİ VOLKAN DEMİR
- Kolloidal manyetik nanoparçacıkların sentezi ve elektronik optoelektronik devre uygulamaları
Synthesis of colloidal magnetic nanoparticles and electronic optoelectronic device applications
FARUK ÖZEL
Doktora
Türkçe
2014
Mühendislik BilimleriSelçuk ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MAHMUT KUŞ