Solution-processed/evaporation-based light-emitting diodes of face-down/edge-up oriented colloidal quantum wells
Çözelti işlemli/buharlaştırma tabanlı yüz aşağı/kenar yukarı yönlendirilmiş koloidal kuantum kuyuları ışık yayan diyotları
- Tez No: 830295
- Danışmanlar: PROF. HİLMİ VOLKAN DEMİR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilim ve Teknoloji, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Metalurji Mühendisliği, Science and Technology, Electrical and Electronics Engineering, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Kolloidal kuantum kuyuları, Çözelti-temelli ışık yayan diyotlar, öz-yapılandırma, yüz-aşağı, kenar-yukarı, yönlendirme kontrollü film, geçiş dipol momenti, tek katmanlı filmler, Colloidal quantum wells (CQWs), nanoplatelets, colloidal LEDs, all-solution-processed LEDs, self-assembly, face-down, edge-up, orientation-controlled film, transition dipole moment, single assembled monolayer
- Yıl: 2023
- 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: 74
Özet
Koloid kuantum kuyuları (KKK), atomik düzeyde düz ve dikey olarak ultra ince olmak gibi kritik yapısal özellikleriyle yarıiletken nanokristallerin nispi-iki-boyutlu bir sınıfı olarak ortaya çıkmıştır. Atomik seviyede hassas kalınlık kontrolüne sahip bu KKK'larda nanometre altı hassaslıkla birkaç nanometre olarak tanımlanmış aşırı güçlü ve hassas bir-boyutlu quantum sıkıştırma, iyi kontrol edilen anizotropik yayılmaya sebebiyet verir. Yayılım karakteristikleri, KKKlarda doğaları gereği yüksek derecede anizotropik olan geçiş dipol momentlerinin (GDM) katkıları tarafından oluşturulur.KKK'ların düzlemleri düşünülerek, düzlem-içi GDM'ler yatay düzlemde ve düzlem-dışı GDM'ler dikey yön boyunca, yayılım karakteristiklerine orantısal olarak katkıda bulunurlar.KKK'ların bu özellikleri, opnları ışık yayan diyotlarda (IYD) kullanmak için son derece çekici hale getirir. Bu tezde, bu amaçlai tamamen çözelti tabanlı işleme veya buharlaşma kullanılarak oluşturulan IYD'lerde, CdSe/Cd0.25Zn0.75S çekirdek/sıcak-enjeksiyon kabuğu (SEK) büyütülmüş KKK'ların yüz-aşağı ve kenar-yukarı yönlendirilmiş öz-düzenlemelerini ve geri odak düzlemi (GOD) görüntüleme kullanarak Fourier analizlerini gösteriyoruz. Sonuçlar, tüm yüz-aşağı yönlendirilmiş KKK filmi için dikey yöndeki GDM dağılımının %4.1 oranında baskılandığını ve düzlem içi GDM dağılımının ise %92'ye ulaştığını göstermektedir. Düzlem içi GDM'lerin güçlü katkısı sayesinde, buna karşılık gelen açısal olarak çözümlenmiş ışıldama dağılımı, altta yatan bir alt taşa yerleştirilen yüz aşağı yönlendirilmiş KKK filmi için oldukça yönel bir yoğunluk profili sergiler. Tüm-yüz-aşağı yönlendirilmiş KKK'lar, elektrolüminesans tabakası olarak kullanıldığında, rastgele yönlendirilmiş KKK'lara kıyasla neredeyse 2 kat artan olağanüstü büyük bir harici kuantum verimliliği (HKV) sağlar ve HKV yüz-aşağı yönlendirilmiş KKK'larda %18.1'e ulaşır, çözelti işlemeli KKK IYD'ler için kaydedilmiş en yüksek seviyedir. Ayrıca, bu tez çalışmasında, zincir süper yapılar oluşturan kenar-yukarı yönlü KKK öz-dizilimleri için GDM'lerin dağılımını araştırdık ve böyle yığılımış KKK'ların zincir uzunluklarının önemli bir rol oynadığını keşfettik. Filmden ortalama olarak 50 ila 500nm uzunluğuna kadar olan KKK zincirleri boyunca, bir alt taşa dik şekilde yerleştirilen uzun-zincirli kenar-yukarı KKK'ların dikey yöndeki GDM'leri, kısa zincirli kenar-yukarı KKK'ların GDM'lerine kıyasla 3.5 kat artırılmıştır. Dikey yöndeki GDM'lerin yönel yayılmadaki katkısı, daha uzun zincir uzunlukları tetiklenerek iyileştirilir. Fourier görüntü analizinin sonuçlarına göre, ters mimariye sahip buharlaştırılmış IYD'lerin elektrolüminesan tabakası olarak kullanıldığında, tüm-kenar-yukarı yönel KKK'lar rastgele yönel KKK'lara kıyasla parlaklık düzeylerinde %50 artış sağlar. Ayrıca, aynı IYD cihaz yapısında elektrikle sürülen emisyon katmanı olarak kullanılan yüz aşağı yönlendirilmiş KKK'lara kıyasla, kenar yukarı yönlendirilmiş KKK'larda yük enjeksiyonunda %60'lık bir iyileşme gözlenmektedir. Bu tezde kullanılan KKK katman yapılarının güçlü bir şekilde yönlendirmeye bağlı davranışı, hem çözelti işlemeli hem de buharlaşma tabanlı IYD'lerde toplu optik emisyon özellikleri üzerine daha fazla sistemli çalışmaların yapılmasını teşvik ediyor ve IYD ve diğer optoelektronik cihaz uygulamalarında büyük potansiyel vaat ediyor.
Özet (Çeviri)
Colloidal quantum wells (CQWs) have emerged as a quasi two-dimensional class of semiconductor nanocrystals with the critical structural properties of being both atomically flat and vertically ultrathin. In these CQWs with atomically accurate thickness control, their extremely strong and precise one dimensional quantum confinement, defined by few nanometers in sub-nm precision, gives rise to well-controlled anisotropic emission. The emission characteristics are composed by the contributions of transition dipole moments (TDMs), which are by their nature highly anisotropic in CQWs. In plane TDMs lying in the lateral plane and out of plane TDMs along the vertical direction, taken with respect to the plane of a CQW, contribute to the emission characteristics proportionally. These features of CQWs make them highly attractive for use in light emitting diodes (LEDs). In this thesis, to this end, in LEDs constructed either using all solution based processing or evaporation, we show face down and edge up oriented self assemblies of CdSe/Cd0.25Zn0.75S core/hot injection shell (HIS) grown CQWs, along with their Fourier analyses using back focal plane (BFP) imaging. Results show that the out of plane TDM distribution for all-face-down oriented CQW film is suppressed 4.1 times, with its in-plane TDM distribution reaching 92%. Thanks to the strong contribution from the in-plane TDMs, the corresponding angularly resolved distribution of luminescence exhibits a highly directional intensity profile for the film of face down CQWs placed lying on a substrate. Used as an electroluminescent layer, all-face-down oriented CQWs enable extraordinarily large external quantum efficiency (EQE) increased by almost 2 folds compared to that of randomly-oriented CQWs, with EQE reaching 18.1% in the case of face-down orientation, a record high level for solution-processed CQW LEDs. Moreover, in this thesis work, for the edge-up oriented self assemblies of CQWs creating superstructures in chain, we investigated the distribution of TDMs and discovered length of the chain formation of such stacked CQWs plays an essential role. Extending CQW chains from 50 to 500 nm in length, on average in the film, the out-of-plane TDMs in the long-chained edge-up CQWs placed standing on a substrate is increased 3.5 times in comparison to those of the short-chained edge-up CQWs. The contribution of out-of-plane TDMs in directional emission is also improved via inducing longer chains. In the light of the results of Fourier image analysis, being used as the electroluminescent layer of evaporated LEDs in inverted architecture, all-edge-up oriented CQWs enable 50% enhancement in luminance levels compared to that of randomly-oriented CQWs. Additionally, in comparison to the face-down oriented CQWs used as the electrically driven emissive layer in the same device structure of LEDs, the edge-up oriented CQWs exhibit 60% improvement in charge injection. Such strongly orientation-dependent behavior of CQW layered structures, as exploited in this thesis, encourages further systematic studies on their ensemble optical emission characteristics in both solution-processed and evaporation-based LEDs and promises great potential for LED and other optoelectronic device applications.
Benzer Tezler
- Solution-processed light-emitting diodes of monolayers of colloidal quantum wells
Tek katmanlı koloidal kuantum kuyularından yapılan çözelti bazlı ışık yayan diyotlar
HAMED DEHGHANPOUR BARUJ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Mühendislik Bilimleriİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HİLMİ VOLKAN DEMİR
- Organik alan etkili transistörlerin üretimi ve karakterizasyonu
Fabrication and characterization of organic field effect transistors
HİDAYET GÖK
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Fizik ve Fizik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET ALTINDAL
- Yüksek verimli ve ısıl dayanımlı perovskit güneş hücreleri için yeni ftalosiyanin türevi boşluk taşıyıcı malzemelerin geliştirilmesi
Development of new phthalocyanine derivatives as hole transport material for high efficient and thermally stable perovskite solar cells
ZEYNEP DALKILIÇ
- Tekstil endüstrisinde mevcut en iyi teknikler için ekonomik ve çevresel çapraz medya etki analizi
Analysis of economics and environmental cross-media effect for best available techniques in textile industry
MELTEM BALKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Çevre MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET KİTİŞ
DOÇ. DR. EMRAH ÖZTÜRK
- Yarı iletken polimerlerden hazırlanan ince filmlerin elektriksel ve spektroskopik özelliklerinin incelenmesi ve organik güneş hücreleri
The electrical and spectroscopic properties of the prepared semiconductor thin films of polymers and organic solar cells
MEHMET SELİM AKTUNA
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ESRA ALVEROĞLU DURUCU