Colloidal synthesis and optical properties of heterostructured quantum wells
Kuantum kuyularının heteroyapılarının koloidal sentezi ve optik özellikleri
- Tez No: 898079
- Danışmanlar: PROF. DR. HİLMİ VOLKAN DEMİR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Kimya, Physics and Physics Engineering, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mühendislik ve Doğa Bilimleri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Nanobilim ve Nanoteknoloji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 123
Özet
Koloidal kuantum kuyuları (KKK'ler) kendinden baskılanmış Auger rekombinasyonu, büyük optik soğurma kesitleri, düşük üretim maliyeti ve optoelektronik özelliklerinin hassas ayarlanabilirliği gibi olağanüstü özellikleri sayesinde, yeni nesil koloidal nanolazerler için umut verici kazanç malzemeleri olarak ortaya çıkmıştır. Ancak, bunların fotonik cihazlarının hayata geçirilmesi, yarıiletken nanokristallere özgü, gelişmiş heteroyapılarının tasarım ve mühendisliğiyle aşılabilecek temel zorluklarla karşı karşıyadır. Bu tezde, KKK'lerin kazanç malzemeleri olarak kullanılmasıyla ilgili bilimsel engelleri aşmak için çeşitli rasyonel heteroyapı tasarım stratejileri önerdik ve yapı-özellik ilişkisini sistematik olarak incelememizi sağlayan ileri sentez tekniklerini uygulayarak KKK heteroyapıları geliştirdik. Bu heteroyapıların optik kazanç performanslarını, altta yatan mekanizmaları aydınlatmak için spektral ve zamansal spektroskopi teknikleri ile inceledik; bu, KKK'lerin ilgili yapısal yönlerini iyileştirmemize rehberlik etti. Bu yaklaşım, düşük optik kazanç eşiklerine, yüksek malzeme kazanç katsayılarına ve uzun kazanç ömürlerine sahip KKK heteroyapılarının geliştirilmesiyle sonuçlandı ki sayılan bu faktörler bir kazanç malzemesinin kalitesini belirleyen ana etkenler arasındadır. Ayrıca kavram kanıtı gösterimi olarak çözeltide yüksek performanslı güçlendirilmiş kendiliğinden ışıma ve ultra düşük eşikli fısıltı galerisi modu lazer gibi KKK heteroyapılarının kazanç yönündeki ilerlemelerini sergiledik. Bu tezdeki bulgular, yüksek düzeyde tasarlanmış KKK heteroyapılarının mükemmel kazanç ortamı sunduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Colloidal quantum wells (CQWs) have emerged as auspicious gain materials for next generation colloidal nanolasers owing to their exceptional optoelectronic properties including intrinsically suppressed Auger recombination, large absorption cross-section, low cost of production, and the ability to precisely tailor their attributes. However, the realization of their photonic devices faces fundamental challenges inherent to semiconductor nanocrystals in general, which can be tackled via the design and engineering of their advanced heterostructures. In this thesis, we proposed multiple design strategies to address scientific obstacles associated with using such CQWs as gain materials and developed a variety of their rational heterostructure designs by implementing advanced synthesis techniques, allowing us to systematically study the structure-property relationship. We investigated the optical gain performance of these CQW heterostructures through spectral and temporal spectroscopy techniques to elucidate the underlying mechanisms, which guided us to improve the associated structural aspects of CQWs. This approach culminated in the development of superior CQW heterostructures possessing low optical gain thresholds, giant material gain coefficients, and long gain lifetimes, addressing all main specifications quantifying the quality of a gain material. We also presented proof-of-concept device demonstrations showcasing the advancement in the gain aspect of these CQW heterostructures, such as high-performance amplified spontaneous emission in solution and whispering gallery mode lasing with ultra-low thresholds. The findings of this thesis indicate highly engineered CQW heterostructures offer excellent gain media.
Benzer Tezler
- Colloidal heterostructures of semiconductor quantum wells: Synthesis, characterization and applications
Koloidal yarıiletken kuantum kuyularının heteroyapıları: Sentezlenmesi, karakterizasyonu ve uygulamaları
YUSUF KELEŞTEMUR
Doktora
İngilizce
2017
Bilim ve Teknolojiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HİLMİ VOLKAN DEMİR
- Synthesis and characterization of colloidal quantum wells: From simple size-tuned core to complex multi-crown structures
Koloidal kuantum kuyularının sentezi ve karakterizasyonu: Basit boyutları ayarlanabilir çekirdekliden karmaşık çoklu taçlı yapılara
DİDEM DEDE
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Mühendislik Bilimleriİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HİLMİ VOLKAN DEMİR
- 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
- Production and characterization of CdSe based binary/binary and ternary/binary heterostructure multi shell quantum dots
CdSe tabanlı ikili/ikili ve üçlü/ikili heteroyapı çok tabakalı kuantum noktalarının üretimi ve karakterizasyonu
HADI SEDAGHAT PISHEH
Doktora
İngilizce
2017
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HİLMİ ÜNLÜ
- Novel InP-based quantum dots via ZnO shelling and ruthenium doping for lighting and antibacterial applications
Aydınlatma ve antibakteriyel uygulamalar için ZnO kabuk kaplamalı ve rutenyum doplu yeni InP tabanlı kuantum noktalar
GÜNCEM ÖZGÜN EREN
Doktora
İngilizce
2023
KimyaKoç ÜniversitesiBiyomedikal Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEDAT NİZAMOĞLU