Synthesis of two-dimensional lead chalcogenide based nanoplatelets with cation exchange for optoelectronic applications
Optoelektronik uygulamalar için katyon değişimi ile iki boyutlu kurşun kalkojenit tabanlı nano levhacıkların sentezi
- Tez No: 975093
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ YUSUF KELEŞTEMUR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
İki boyutlu kolloidal yarıiletken nanolevhacıklar (NPL'ler), yapısal veoptoelektronik özellikleri nedeniyle önemli bir ilgi görmüştür. Küreselnanokristallerle karşılaştırıldığında, NPL'ler dar ışıma bant aralığı, yüksek soğurmakatsayısı ve baskılanmış Auger birleşimi sunmaktadırlar. Bu özellikler, kadmiyumkalkojenit–temelli NPL'leri, umut verici aygıt performanslarının rapor edildiğioptoelektronik uygulamalar için önemli bir model sistem haline getirmiştir. Ancak,iki boyutlu NPL'lerin sentezi büyük ölçüde kadmiyum kalkojenitlerle sınırlı kalmış,bu da onların spektral ayarlanabilirliğini kısıtlamış ve yakın kızılötesi (NIR) bölgeyeerişimini engellemiştir.Bu tezde, katyon değişimi yoluyla kurşun kalkojenit–temelli NPL'lerin sentezigerçekleştirilerek iki boyutlu nanokristal platformunun yakın kızılötesi alana doğrugenişletilmesi amaçlanmıştır. Çekirdek CdSe NPL'lerinin ötesinde, katyon değişimyollarını çeşitlendirmek için çekirdek/taç heteroyapıları da şablon olarakincelenmiştir. CdSe/CdS çekirdek/taç NPL'leri değişim sırasında iki boyutlumorfolojilerini koruyamazken, CdSe/CdTe çekirdek/taç NPL'leri dikkat çekici biryapısal değişim sergilemiştir. Özellikle, heteroyapıların kenarları sağlam kalırken,CdSe çekirdek bölgesinde belirgin bir boşluk oluşmuş ve bu da kuantum halkabenzeri bir mimarinin ortaya çıktığını göstermiştir. Sistematik karakterizasyon, buviiidönüşümün arayüzey gerilimi ve nano ölçekteki Kirkendall etkisindenkaynaklandığını ve birlikte çekirdek bölgesinde seçici tükenmeyi desteklediğinigöstermektedir.Son olarak, bu kuantum halka benzeri yapıya sahip PbSe/PbTe NPL'ler kullanılarakbir kavram kanıtlama fotodedektörü üretilmiştir. NIR bölgesinin başlangıcınakarşılık gelen 700 nm'de, aygıt 2.5 × 10-2 A/W duyarlılık ve 1 × 1010 Jones ayırtedilebilirlik göstermiştir. Bu sonuçlar, katyon değişim süreçlerinde heteroyapıtasarımının etkisini vurgulamakta ve kurşun kalkojenit–temelli NPL'lerin NIRoptoelektronik uygulamalarındaki potansiyelini ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
Two-dimensional colloidal semiconductor nanoplatelets (NPLs) have attractedsignificant attention due to their structural and optoelectronic properties. Comparedto spherical nanocrystals, NPLs offer narrow emission linewidths, strong absorptioncoefficients, and reduced Auger recombination. These features have made cadmiumchalcogenide–based NPLs an important model system for optoelectronicapplications, where promising device performances have been reported.Nevertheless, the synthesis of two-dimensional NPLs has largely been restricted tocadmium chalcogenides, limiting their spectral tunability and preventing access tothe near-infrared (NIR) region.In this thesis, we aim to extend the two-dimensional nanocrystal platform into thenear-infrared domain by synthesizing lead chalcogenide–based NPLs through cationexchange. Beyond pristine CdSe NPLs, core/crown heterostructures were alsoinvestigated as templates to direct cation exchange pathways. While CdSe/CdScore/crown NPLs failed to preserve their two-dimensional morphology duringexchange, CdSe/CdTe core/crown NPLs displayed intriguing structural evolution.Specifically, while the edges of the heterostructures remained intact, a distinct holedeveloped within the CdSe core region, suggesting the emergence of a quantumviring–like architecture. Systematic characterization revealed that this transformationarises from interface strain and the nanoscale Kirkendall effect, which togetherpromote selective depletion in the core region.Finally, a proof-of-concept photodetector was fabricated using PbSe/PbTe NPLswith this quantum ring–like structure. At 700 nm, corresponding to the onset of theNIR region, the device showed a responsivity of 2.5 × 10⁻² A/W and a detectivity of1 × 10¹⁰ Jones. These results highlight the influence of heterostructure design oncation exchange processes and demonstrate the potential of lead chalcogenide–based NPLs for NIR optoelectronic applications.
Benzer Tezler
- Yeni tiyazol türevi bileşiklerin sentezleri ve iki boyutlu NMR spektroskopisi ile yapı tayinleri
Synthesis of new thiazole derivative compounds andstructure determination by two-dimensional NMR spectroscopy
MEYSA ZEYNEP AKDÜNE
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Eczacılık ve FarmakolojiAnadolu ÜniversitesiFarmasötik Kimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAFER ASIM KAPLANCIKLI
- 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
2022
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CANER ÜNLÜ
- İşlevselleştirilmiş perovskitlerin deneysel ve teorik olarak incelenmesi
Experimental and theoretical investigation of functionalized perovskites
SERCAN ÖZEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Enerjiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüFotonik Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN ŞAHİN
DOÇ. DR. SİNAN BALCI
- Synthesis of amphiphilic carbon quantum dots through carbonization of supramolecules
Supramoleküllerin karbonizasyonu ile amfifilik karbon kuantum noktalarının sentezi
İBRAHİM YAĞIZ COŞKUN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ CANER ÜNLÜ
- Parametric analysis of Fischer-Tropsch synthesis in a catalytic microchannel reactor
Fischer-Tropsch sentezinin katalitik mikrokanal reaktör üzerinde parametrik analizi
GAMZE GÜMÜŞLÜ
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Kimya MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. AHMET KERİM AVCI