Koloidal Perovskit Nanokristaller ve Işık Saçan Diyot Uygulamaları

Abstract

Koloidal perovskit nano kristaller yakın zaman içinde, büyük miktarda bilimsel ilgi çekti. Neredeyse %100 fotolüminesans kuantum ışıma verimliliği, dar bir ışıma dalga boyuna sahip olmaları, ışıma dalga boylarının tüm gözle görülür spekturumu kapsaması, ışıma dalga boyu ayarının parçacık boyutuna ve daha da önemlisi halojen bileşimine bağlı olarak kolayca ayarlanabilmesi ve esnek cihaz tasarımlarına uygunluğu bu ilginin sebeplerini oluşturmaktadır. Tüm bu sayılan özellikler perovskit nano kristalleri gelecekteki yeni nesil ışık saçan diyot uygulamaları ve ekran teknolojilerinde kullanılmak üzere ciddi bir aday yapmaktadır. Bu tez kapsamında, kolloidal nano kristallerin sentezi gösterilmiş ve ışıyan tabakalarında perovskit nano kristaller bulunan kırmızı ve yeşil ışık saçan diyotlar (LED'ler) üretilmiş, optimize edilmiş ve ölçülmüştür. Deneylerden elde edilen sonuçlar üzerine perovskit nano kristallerin ışık saçan diyot uygulamalarında karşılaşılan temel sorunlar ve endişeler tanımlanmıştır. Ayrıca ışıyan tabakalarında CdSe tabanlı yarı iletken nano kristal bulunduran yeşil ve mavi LED'ler ITO kaplı PET (Polyethylene terephthalate) ve cam tabanlar üzerinde üretilmiştir. Kavramsal gösterim amacıyla esnek beyaz LED üretilmiştir. Bunun için, üzeri renk değişim katmanı olarak kırmızı ve yeşil InP tabanlı yarı iletken nano kristaller içeren esnek polimer ile kaplı, esnek bir CdSe tabanlı mavi LED kullanılmıştır.

Colloidal perovskite nanocrystals, recently, attracted a great amount of research interest because of their near-unity photoluminescence quantum yield efficiency, narrow emission linewidth, easy tunability of wavelength covering full visible spectrum thanks to quantum confinement effect and halogen composition dependence, as well as the compatibility with the flexible substrates. All these properties make colloidal perovskite nanocrystals a serious candidate for use as emissive layers in next-generation light-emitting diodes (LEDs) and displays. In this thesis, syntheses of colloidal nanocrystals were demonstrated, and red and green light-emitting diodes which contain perovskite nanocrystals as emissive layer were fabricated, optimized, and measured. The main challenges of perovskite nanocrystals based light-emitting diode applications are identified, such as stability and toxicity. Additionally, blue and green light-emitting diodes which employ CdSe based semiconductor nanocrystals as emissive layer were fabricated on ITO coated PET (Polyethylene terephthalate) and glass substrates. A flexible white LED is presented as a proof of concept, by fixing a flexible polymer layer consists of red and green InP based semiconductor nanocrystals on top of the CdSe based blue LED.