Geri Dön

Development of ligand exchange and coating strategies for the colloidal quantum dot based high-resolution short-wave infrared imaging sensors

Koloidal kuantum nokta tabanlı yüksek çözünürlüklü kısa dalga kızılötesi görüntüleme sensörleri için ligand değişimi ve kaplama stratejilerinin geliştirilmesi

  1. Tez No: 877183
  2. Yazar: BATUHAN UZUN
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ DEMET ASİL ALPTEKİN, PROF. DR. TAYFUN AKIN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Kimya, Physics and Physics Engineering, Chemistry
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 105

Özet

InGaAs, Kısa Dalga Kızılötesi (SWIR) görüntüleme sensörü teknolojisinde yüksek hassasiyeti nedeniyle halen kullanılmaktadır. Ancak InGaAs yüksek üretim ve hammadde maliyetleri ve uzun üretim koşulları gibi dezavantajlarının yanı sıra hibridizasyon sürecinde karşılaşılan problemlere sahiptir. Sınırlı kaynaklar bu sensörlerin ihtiyaç duyulduğu otomotiv ve savunma gibi sekörlerdeki gelişimine engel teşkil etmektedir. Bu açıdan, PbS koloidal kuantum noktalarına dayalı sensörler, InGaAs teknolojisine alternatif olarak en iyi malzeme adayları olarak kabul edilmektedir. PbS koloidal kuantum noktaları, düşük bir maliyetle bir çip üzerinde monolitik olarak kolayca üretilebilir. Ancak PbS kuantum nokta katmanının birçok sentez sonrası aşamadan geçmesi gerekiyor. Yeni tanıtılan doğrudan sentez yöntemi, kompleks ligand değişim adımlarını ortadan kaldırarak tek adımda PbS CQD mürekkep sentezine imkan tanır. Gelişme aşamasında olmasına rağmen, bu tezde yapılan optimizasyonlarla, kızıl-ötesi alanda 1013 Jones mertebelerine ulaşan fotodiyotlar üretilmiştir. Ayrıca 10-8 mA.cm-2 civarında düşük karanlık akım yoğunluğu ve hızlı yükselme/düşme süresi (1.65/8.08 µs) elde edildi. Kuantum nokta kalitesinin artırılmasıyla elde edilen bu umut verici fotodedektör performans parametrelerinin yanı sıra sentez aşamasında yapılan optimizasyon çalışmaları ile üretim maliyetleri de düşürüldü. Bu kapsamda QD'lerin üretim verimi %42 oranında artırıldı. Ayrıca detaylı bir SCAPS çalışması yapılarak en uygun cihaz mimarisi belirlendi. Ayrıca, p tipi ve n tipi mürekkepler arasında yapılan sayısal bir karşılaştırma, p tipi mürekkebin daha iyi bir cihaz performansı sağlayabileceğini ortaya çıkardı.

Özet (Çeviri)

InGaAs is still in use due to its high sensitivity for Short-Wave Infrared (SWIR) imaging sensor technology. However, InGaAs has disadvantages such as high production and raw material costs and long production conditions, as well as the problems encountered during the hybridization process. Limited resources are also an obstacle to the development of areas such as the automotive and defense industries where such sensors are needed. In this respect, sensors based on PbS colloidal quantum dots are considered the best material candidates as an alternative to InGaAs. PbS colloidal quantum dots can be easily produced monolithically on a chip at a low cost. However, the PbS quantum dot layer needs to go through many post-synthesis steps. Yet, the recently introduced direct synthesis method allows one-step PbS CQD ink synthesis which eliminates complex ligand exchange steps. Despite its infantile stage, with slight optimizations, the photodiodes that reached 1013 Jones detectivities in the IR region were produced in this thesis. Moreover, the low dark current density around 10-8 mA.cm-2 and fast rise/fall time (1.65/8.08 µs) were achieved. In addition to these promising photodetector performance parameters achieved by increasing the quantum dot quality, production costs were also reduced with the optimization studies at the synthesis stage. In this context, the production yield of QDs increased by 42%. Furthermore, a detailed SCAPS study was conducted, and the optimal device architecture was identified. Moreover, a numerical comparison between p-type and n-type inks revealed that the p-type ink could lead to a better device performance.

Benzer Tezler

  1. Development of nano-alloyed CdTeS quantum dots via two-phase synthesis method

    İki faz yöntemiyle nano-alaşım CdTeS kuantum noktacıklarının sentezi

    SACİDE MELEK KESTİR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. CANER ÜNLÜ

  2. Development of near infrared emitting Ag2X (X: S and Te) quantum dots and hybrid nanoparticles

    Yakın kızılötesi bölgesinde ışıyan Ag2X (X: S and Te) kuantum noktacıklarını ve hibrit nanoparçacıklar

    İBRAHİM HOCAOĞLU

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2014

    Bilim ve TeknolojiKoç Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. HAVVA F. YAĞCI ACAR

  3. Synthesis of functionalized magnetite (Fe3O4) nanoparticles and targeting to the tumour cell (HELA) for cancer diagnosis and treatment

    Kanser teşhis ve tedavisinde kullanılabilecek fonksiyonel magnetit (Fe3O4) nanoparçacıkların sentezi ve tümör hücresine (HELA) hedeflendirilmesi

    SENEM ÇİTOĞLU

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    BiyolojiHacettepe Üniversitesi

    Nanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ÖZLEM DUYAR COŞKUN

  4. Stimuli-responsive polymeric biomaterials for therapeutic applications

    Terapötik uygulamalar için uyarici-duyarli polimerik biyomateryaller

    AYSUN DEĞİRMENCİ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    KimyaBoğaziçi Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. RANA SANYAL

    PROF. DR. AMİTAV SANYAL

  5. Quantum dot-polymer interactions in contact electrification of common polymers

    Dokunma ile elektriklenmede kuantum noktaları-polimer etkileşimleri

    GÖRKEM EYLÜL KAYA

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Bilim ve Teknolojiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BİLGE BAYTEKİN