Development of zinc chalcogenide based shell layers for colloidal quantum wells
Kolloidal kauntum kuyuları için çinko kalkojenit tabanlı kabuk katmanlarının geliştirilmesi
- Tez No: 919165
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ YUSUF KELEŞTEMUR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Kolloidal kuantum noktaları (QD)), Colloidal quantum dots (QD)
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Kolloidal nanolevhacıklar (NPL'lar), dar ışıma bant aralıkları, baskılanmış Auger birleşimi ve yönlü ışıma gibi benzersiz optik ve elektronik özelliklere sahiptir ve bu özellikler, onları ışık yayan aygıtlar (LED'ler) için ideal adaylar yapmaktadır. LED uygulamaları için araştırılan çeşitli NPL türleri arasında, kadmiyum içeren çekirdek/kabuk yapıları literatürde en çok incelenenlerdir. Ancak, kadmiyum tabanlı kabuklar iki önemli sorunla karşı karşıyadır. Birincisi, toksik olmaları sağlık ve çevre açısından endişe yaratmaktadır. İkincisi ise yarı-tip II bant hizalamasına sahip olmaları, elektron dalga fonksiyonunun tüm NPL hacmi boyunca yayılmasına neden olur. Bu yayılma, uyarılmış parçacıkların birleşme olasılığını ve dolayısıyla LED'lerin genel verimliliğini azaltır. Bu sorunları çözmek için, kolloidal NPL'ler için çinko kalkojenit tabanlı kabuk katmanları geliştirilmesini öneriyoruz. Bu kabuklar, kadmiyum tabanlı muadillerine göre önemli avantajlar sunmaktadır. İlk olarak, 615–630 nm aralığında ışıma yapan CdSe/ZnSe çekirdek/kabuk NPL'leri sentezledik ve %40–50 civarında ışıma verimliliği elde ettik. Ayrıca, CdSe çekirdek NPL'lerinin yatay boyutları ile çekirdek/kabuk yapıların ışıma bant aralıkları arasında önemli bir ilişki belirledik: Daha küçük yatay boyutlara sahip çekirdek yapıları kaplandığında, çekirdek/kabuk NPL'lerinin daha dar ışıma bant aralıklarına yol açmaktadır. Işıma verimliliğini daha da artırmak için, CdSe/ZnSe çekirdek/kabuk NPL'lerine ek bir ZnS kabuk katmanı kapladık. Bu sayede, ışıma verimliliği %80–90'a önemli ölçüde artırılmış CdSe/ZnSe/ZnS çekirdek/çoklu kabuk heteroyapılarını sentezlemiş olduk. Bu yüksek ışıma verimliliğine sahip olan NPL'leri kullanarak, çözelti tabanlı NPL bazlı LED'leri başarıyla ürettik. Bu LED'ler, %3,82 harici kuantum verimi (EQE) ve 6477 cd/m² maksimum parlaklık sergiledi. Bulgularımız, çinko kalkojenit tabanlı kabuk katmanlarının optoelektronik uygulamalarda kadmiyum tabanlı muadillerin yerini alabileceğini göstererek, daha güvenli ve daha verimli ışık yayan teknolojilerin önünü açmaktadır.
Özet (Çeviri)
Colloidal nanoplatelets (NPLs) possess unique optical properties and electronic structures, including narrow emission bandwidths, suppressed Auger recombination, and directional emission, which make them ideal candidates for light-emitting devices (LEDs). Among the various types of NPLs explored for LED applications, cadmium-containing core/shell structures are the most extensively studied in the literature. However, cadmium-based shells face two significant challenges. First, they are toxic, raising health and environmental concerns. Second, they exhibit quasi-type II band alignment, causing the electron wavefunction to delocalize across the entire NPL volume. This delocalization reduces the recombination probability and, consequently, the overall efficiency of the LEDs. To address these issues, we propose developing zinc chalcogenide-based shell layers for colloidal NPLs, offering critical advantages over cadmium-based counterparts. Initially, we synthesized CdSe/ZnSe core/shell NPLs that emit in the 615–630 nm range, achieving an average photoluminescence quantum yield (PLQY) of 40–50%. Furthermore, we identified an important relationship between the lateral dimensions of the CdSe core NPLs and the emission linewidths of the core/shell structures: smaller lateral dimensions of the core result in narrower emission linewidths of the core/shell NPLs. To enhance the PLQY further, we deposited an additional ZnS shell layer onto the CdSe/ZnSe core/shell NPLs. This resulted in CdSe/ZnSe/ZnS core/multi shell heterostructures with a significantly improved PLQY of 80–90%. Using these highly efficient NPLs, we successfully fabricated solution-processed NPL-based LEDs. These LEDs demonstrated an external quantum efficiency (EQE) of 3.82% and a maximum brightness of 6477 cd/m². Our findings demonstrate the potential of zinc chalcogenide-based shell layers to replace cadmium-based counterparts in optoelectronic applications, paving the way for safer and more efficient light-emitting technologies.
Benzer Tezler
- Ovulasyon indüksiyonu tedavisinde folliküler gelişimin ultrasonografik takibi
Başlık çevirisi yok
MERİH BAYRAM
- Pulmoner hipertansiyon etyopatogenezinde prostasiklin ve lökotrien C4'ün rolü
Possible role of leukotrien C4 and prostacyclin in the development of pulmonary hypertension
ÜLKÜ AYBERK
- Kurbağa gastrik mukozasında K-H ATPaz enziminin kinetik özellikleri ve oluşturulan ülser modelinde enzim aktivitesi
Başlık çevirisi yok
SEYHAN TÜKEL
