Novel ultraviolet scintillators based on semiconductor quantum dot emitters for significantly enhanced photodetection and photovoltaics
Morötesinde önemli ölçüde fotoalgılama ve fotovoltaik iyileştirmesi için yarıiletken kuvantum nokta ışıyıcıları temelli yenilikçi sintilatörler
- Tez No: 199891
- Danışmanlar: Y.DOÇ.DR. HİLMİ VOLKAN DEMİR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Fizik ve Fizik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Nanokristaller, kuvantum noktaları, fotoalgılayıcılar, kameralar, fotovoltaikler, güneş hücreleri, fotoakım, optik duyarlılık, güneş enerjisi çevirmeverimliliği, morötesi, Nanocrystals, quantum dots, scintillators, photodetectors, cameras, photovoltaics, solar cells, photocurrent, responsivity, solar conversion efficiency, ultraviolet
- Yıl: 2007
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
ÖZETMORÖTESİNDE ÖNEMLİ ÖLÇÜDE FOTOALGILAMA VEFOTOVOLTAİK İYİLEŞTİRMESİ İÇİN YARIİLETKENKUVANTUM NOKTA IŞIYICILARI TEMELLİ YENİLİKÇİSİNTİLATÖRLEREvren MutlugünFizik Bölümü Yüksek LisansTez Yöneticisi: Yrd. Doç. Dr. Hilmi Volkan DemirAğustos 2007Silisyum bazli fotonik, ileri silisyum fabrikasyonu ve hesaplama yetilerindenyararlanarak büyük ölçekli tümleşik elektronik devrelerin doğrudan üzerindeoptoelektronik aygıtların gerçekleştirilebilmesine olanak sağlamaktadır. Ancak, silisyum,optoelektronik aygıtlarda kullanımında farklı açılardan sınırlandırılmış durumdadır. Bulimitlerden birisi de silisyum temelli fotoalgılayıcılar, kameralar ve güneş hücrelerindeışık tayfının morötesi bölgesinde optik duyarlılığın az olmasıdır. Si CMOSfotoalgılayıcılar ve CCD kameralar, güvenlik uygulamaları için morötesi algılama vegörüntülemeye olan yüksek talebe rağmen morötesi bölgede çalıştırılamamaktadır.Bununla birlikte, silisyum, fotovoltaik pazarının 95%'ini oluşturmasına rağmen, özellikleuzay uygulamalarında ihtiyaç duyulan güneşten gelen morötesi tayfının elektrikenerjisine çevriminde yetersiz kalmaktadır.Bu tezde ilk kez, yarıiletken kuvantum nokta ışıyıcılarının silisyum tabanıylamelezleştirilmesi ile morötesinde Si fotoalgılayıcıların ve kameraların ciddi oranda ışıkduyarlılığını arttıran ve morötesinde Si güneş hücrelerinin önemli ölçüde güneş enejisiçevirme verimliliğini arttıran morötesi sintilatörlerini gösterdik. Burada morötesinanokristal sintilatörlerinin aygıt kavramını, tasarımını, fabrikasyonunu, deneyselkarakterizasyonunu ve teorik analizini sunduk.Yüksek ışıma özelliklerine sahip CdSe/ZnS çekirdek-kabuk nanokristallerininfotoalgılayıcılara melezleştirilmesi ile optik duyarlılıkta yüzlerce kat tepe duyarlılıkartışını gösterdik. Ayrıca açık devre gerilim farkının, kısa devre akımının, dolgufaktörünün ve güneş enerjisi çevirme verimliliğinin artışı için fotovoltaik nanokristalsintilatörleri geliştirdik. CdSe/ZnS çekirdek-kabuk nanokristallerinin silisyum fotovoltaikaygıtlara melezleştirilmesi ile güneş enerjisi çevirme verimliliğinin Xenon lamba ilesağlanan beyaz ışık altında 2 katına çıktığını gösterdik. Bu tarz morötesi sintilatörnanokristalleri morötesinde fotoalgılama ve görüntüleme sağlamak için ve morötesinedoğru fotovoltaik etkinliğin genişletilmesi için büyük önem arzetmektedir.
Özet (Çeviri)
ABSTRACTNOVEL ULTRAVIOLET SCINTILLATORS BASED ONSEMICONDUCTOR QUANTUM DOT EMITTERSFOR SIGNIFICANTLY ENHANCEDPHOTODETECTION AND PHOTOVOLTAICSEvren MutlugünM.S. in PhysicsSupervisor: Assist. Prof. Dr. Hilmi Volkan DemirAugust 2007Silicon photonics opens opportunities to realize optoelectronic devices directly on large-scale integrated electronics, leveraging advanced Si fabrication and computationcapabilities. However, silicon is constrained in different aspects for use inoptoelectronics. Such one limitation is observed in Si based photodetectors, cameras, andsolar cells that exhibit very poor responsivity in the ultraviolet (UV) spectral range. SiCMOS photodetectors and CCD cameras cannot be operated in UV, despite the strongdemand for UV detection and imaging in security applications. Also, although 95% of thephotovoltaics market is dominated by Si based solar cells, silicon is not capable of usingUV radiation of the solar spectrum for solar energy conversion, as required especially inspace applications. In this thesis for the first time, we demonstrate novel UV scintillatorsmade of semiconductor quantum dot emitters hybridized on Si detectors and cameras todetect and image in UV with significantly improved responsivity and on Si solar cells togenerate electrical energy from UV radiation with significantly improved solarconversion efficiency. We present the device conception, design, fabrication,experimental characterization, and theoretical analysis of these UV nanocrystalscintillators. Integrating highly luminescent CdSe/ZnS core-shell nanocrystals, wedemonstrate hybrid photodetectors that exhibit two-orders-of-magnitude peakenhancement in their responsivity. We also develop photovoltaic nanocrystal scintillatorsto enhance open-circuit voltage, short-circuit current, fill factor, and solar conversionefficiency in UV. Hybridizing CdSe/ZnS quantum dots on Si photovoltaic devices, weshow that the solar conversion efficiency is doubled under white light illumination (Xelamp). Such UV scintillator nanocrystals hold great promise to enable photodetectionand imaging in UV and extend photovoltaic activity to UV.
Benzer Tezler
- Novel hybrid light emitting diodes with multiple assemblies of nanocrystals to generate and tune white light
Beyaz ışığın ayarlanması ve üretilmesi için yeni melez nanokristal tabanlı ışık yayan diyotlar
SEDAT NİZAMOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2007
Bilim ve Teknolojiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HİLMİ VOLKAN DEMİR
- A novel drug carrier system using clinoptilolite for Ginkgo biloba leaf extract
Klinoptilolitin, Ginkgo biloba yaprağı ekstaktesi için ilaç taşıyıcı olarak kullanılması
SELDA GÖKTAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2004
Kimya Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. SEMRA ÜLKÜ
- Electrochromism with selenophene derivatives
Elektrokromik uygulamalarda kullanılabilir selenofen türevleri
KADİR AYDEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2008
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEVENT KAMİL TOPPARE
- Polisanların kullanımıyla fotokimyasal blok kopolimer sentezi
Photochemical synthesis of block copolymers by the use of polysilanes
HALİL HOŞTOYGAR
- Photocatalytic nanocomposites for increased optical activity
Artırılmış optik etkinlik için fotokatalitik nanokompozitler
SÜMEYRA TEK
Yüksek Lisans
İngilizce
2008
Bilim ve Teknolojiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiFizik Bölümü
YRD. DOÇ. DR. HİLMİ VOLKAN DEMİR
