Esnek kuantum noktacık tabanlı platformlarda üretilen yenilikçi organik ışık saçan diyotlar

Abstract

Işık saçan organik diyotlarda renk saflığı ve dalga boyunun ayarlanabilmesini_x000D_ sağlamak için kuantum noktacıkları kullanmak büyük önem arz etmektedir. Yarı_x000D_ iletken koloidal kuantum noktacıklar biyo-teknolojiden opto-elektroniğe uzanan geniş_x000D_ bir yelpazede ışık hasadı uygulamaları için oldukça önemli malzemelerdir. Birkaç_x000D_ nanometreden onlarca nanometreye uzanan fiziksel boyutları, kuantum noktacıkların_x000D_ kuantum mekaniksel özelliklerini ön plana çıkarır. Boyutlarının değiştirilmesiyle optik_x000D_ ışıma ve soğurma tayflarının değişimi, dar ışıma tayfları, yüksek kuantum_x000D_ verimlilikleri ve uzun süreli ışıma kararlılıkları kuantum noktacıkları diğer ışık saçan_x000D_ organik boya ve floroforlardan üstün hale getirmektedir._x000D_ Bu proje kapsamında yüksek verimli, Cd içermeyen, InP-tabanlı InP/ZnS_x000D_ kuantum noktacık yarıiletken malzemeleri sentezlendi. Geliştirdiğimiz sentez reçetesi_x000D_ sayesinde kuantum verimlilik değerlerini yeşil ışık yayan kuantum noktacıklarda_x000D_ %90’lara yükseltmeyi ve renk saflığının göstergesi olan FWHM değerini ise 44 nm’ye_x000D_ kadar düşürmeyi başardık. Sentezlenen kuantum noktacıklar polimer içerisine_x000D_ gömülerek polimerik filmler hazırlandı ve bu polimerik filmler içerisindeki donor ve_x000D_ acceptor kuantum noktacıklar arasındaki enerji transferi araştırıldı. Ayrıca Cd_x000D_ içermeyen bu yarıiletken nanokristaller mavi LED üzerinde renk dönüşüm ajanları_x000D_ olarak kullanılarak beyaz ışığın tüm parametreleri araştırıldı ve kullanılan yöntem ile_x000D_ teorik hesaplamalar sayesinde kaliteli beyaz ışık üretimi gerçekleştirildi. Yüksek_x000D_ miktardaki renk saflığından dolayı Cd-tabanlı CdSe/ZnS kuantum noktacıkları da_x000D_ beyaz ışık üretiminde kullanılmak üzere sentezlendi. %98 kuantum verimliliğine ve_x000D_ 27 nm FWHM değerine ulaşıldı. Gerek CdSe temelli, gerekse InP temelli malzemeler_x000D_ için gerçekleştirilen bu çalışmalarda bu malzemeler için dünyadaki en yüksek kalite_x000D_ değerlerine ulaşılmıştır. Sentezlenen numuneler ile kendi başına durabilen esnek_x000D_ polimerik filmler üretildi ve yüksek saflıkta ışık yayan kuantum noktacıklar içeren_x000D_ polimerik filmler sayesinde yüksek kalitede beyaz ışık elde edildi._x000D_ Son olarak, üniversitemize OLED üretim sistemi alt yapısının kurulmasını_x000D_ takiben farklı mimarilere sahip OLED cihazları üretildi. Ayrıca son yıllarda kuantum_x000D_ noktacık içeren OLED cihazlarındaki gelişmeler ışığında laboratuvar ortamında_x000D_ sentezlediğimiz kuantum noktacıkları OLED mimarisi içerisinde verimli bir şekilde_x000D_ kullanmayı ve esnek özellikteki OLED cihazını aktif bir şekilde çalıştırmayı başardık._x000D_ Üretilen cihazların karakterizasyonu sonucunda kuantum noktacık içeren OLED_x000D_ cihazının daha verimli ve kararlı olduğu anlaşıldı. Bu doğrultuda üniversitemiz_x000D_ laboratuvarında üretilen en verimli OLED cihazının üzerine projede açıklandığı_x000D_ şekliyle kendi başına durabilen esnek filmler konularak kaliteli beyaz ışık elde edildi._x000D_ Dünyada ilk kez bu yaklaşımla üretilen yüksek kalitedeki beyaz ışığın ve sunulan bu_x000D_ yaklaşımın yeni teknolojilerle birlikte aktif bir şekilde kullanılacağını düşünmekteyiz.

Using colloidal quantum dots in organic light emitting diodes in order to provide color purity_x000D_ and wavelength tunability is an important aspect. Semiconductor colloidal quantum dots are_x000D_ important materials for wide range of light harvesting applications ranging from_x000D_ biotechnology to optoelectronics. Their physical sizes from few to tens of nanometers allow_x000D_ them to exhibit quantum mechanical size effects. The emission wavelength and absorption_x000D_ profile tunability by changing the size, narrow emission spectral width, high quantum yield_x000D_ and long term photostability make quantum dots a superior material compared to other_x000D_ fluorescent agents like organic dyes and fluorophores._x000D_ In this project, highly efficient Cd-free InP-based InP/ZnS QDs semiconductor nanocrystals_x000D_ were synthesized. Given to the improved synthesis recipe, we successfully increased the_x000D_ quantum efficiency of the green emissive QDs up to 90% and decreased the FWHM value,_x000D_ which is the indicator of the color purity, down to 44 nm. Synthesized QDs were embedded_x000D_ in polymeric matrix and energy transfer in polymeric film between donor and acceptor_x000D_ quantum dots was explored. Furthermore, all white light parameters were investigated by_x000D_ using Cd-free nanocrystals as a color converter with the integration of blue LED. Owing to_x000D_ the used method and theoretical calculations, high quality white light generation were_x000D_ carried out. We also synthesized Cd-based CdSe/ZnS QDs due to the high color purity of_x000D_ their emission. Quantum efficiency and FWHM of the synthesized sample was found 98%_x000D_ and 27 nm, respectively. Polymeric free-standing films were produced by using synthesized_x000D_ samples and high quality white light was generated thanks to the highly efficient white light_x000D_ materials._x000D_ Finally, following the establishment of the OLED manufacturing infrastructure in our_x000D_ university, we succeed to use our QDs efficiently in the OLED architecture and to produce_x000D_ flexible OLED devices. We found out that QD incorporated OLED devices are more efficient_x000D_ than OLED devices without using QDs. High quality white light was generated by using_x000D_ highly flexible polymeric QD-films hybridized with blue emissive OLED device, which was_x000D_ produced in our laboratory during the project. We think that generated high quality white_x000D_ light and presented approach, which is the first time in the world, in this project will be used_x000D_ in new technologies