Novel nanocrystal-integrated LEDs utilizing radiative and nonradiative energy transfer for high-quality efficient light generation
Yüksek kaliteli, verimli ışık üretilmesi için ışınımsal olan ve olmayan enerji transferi kullanan, nanokristal ile tümleştirilmiş özgün LED?ler
- Tez No: 277003
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HİLMİ VOLKAN DEMİR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Işık yayan diyotlar, katı hal aydınlatma, nanokristal, kuvantum noktacıkları, renk dönüşümü, ışınımsal olmayan enerji transferi, eksiton-eksiton etkileşimleri, Light emitting diodes, solid state lighting, nanocrystals, quantum dots, color conversion, nonradiative energy transfer, exciton-exciton interactions
- Yıl: 2011
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Artan karbon salınımı ile oluşan çevre sorunları ile birlikte sınırlı kaynaklardan dolayı ortaya çıkan enerji sorunu ile mücadele etmek için, enerji verimLiliğini ve enerji faydalanma düzeyini artıran yeni yolların bulunması enerji geleceğimiz açısından gereklidir. Günümüzde bu amaçla aydınlatma verimLiliği elde etmek özellikle önemLidir; çünkü bugün yapay aydınlatma dünyadaki toplam enerji üretiminin yaklaşık %19'unu tüketmektedir. Potansiyel karbon salınımını azaltmak amacı ile aydınlatma etkinliğini iyileştirmek için geniş yer bulunmaktadır. Ancak, bilimsel zorluk, aynı zamanda yüksek kaliteli fotometrik performansa ulaşmaktır. Bu problemLerin çözümü için, yarıiletken kuvantum noktacıklarından oluşan nanofosfor ile tümLeştirilmiş yeni nesil ışık yayan diyotlar ? LED'ler önerdik, geliştirdik ve gösterdik. Yüksek ışık kararlılığı ile, boyutla ayarlanabilir ve dar-bantlı ışımaya sahip bu yarıiletken nanokristallerin olumLu özellikleri, yüksek kaliteli ve verimLi aydınlatma yeteneğine ulaşmamızı sağlamıştır. Nanokristal ışıyıcıların özel tasarım kombinasyonlarını kullanarak, yüksek fotometrik performansa sahip, uygulamaya özgü beyaz LED'leri (örneğin, iç aydınlatma, sokak aydınlatması ve LED ?TV için) elde etmek üzere hedeflenen beyaz ışıma tayfını oluşturulabildiğini gösterdik. Ayrıca, bu yarıiletken nanokristallerin dipol-dipol etkileşim yetisi, Förster-tipi ışınımsal olmayan enerji transferine dayalı özgün aygıt tasarımLarı gerçekleştirmemize olanak verdi. Renk dönüşümLü LED'lerdeki eksiton-eksiton etkileşimLerini kontrol altına alarak, tuzağa düşmüş eksitonlari geri çevrimi ile artırılmış renk dönüşümünü ve nanokristal kuvantum noktacıklarını ışınımsal olmayan pompalanmasıyla beyaz ışık üretimini gösterdik.Bu tez araştırma çalışmaları, dünyada ilk defa yarıiletken nanokristal kuvantum noktacıklarının renk dönüşümü, ışıksal verim, renk sıcaklığı ve skotopik/fotopik oranı cinsinden fotometrik performans olarak bilinen eser fosfor tozlarını geçtiğini başarılı şekilde göstermiştir.
Özet (Çeviri)
To combat environmental issues escalating with the increasing carbon footprint, combined with the energy problem of limited resources, innovating fundamentally new ways of raising energy efficiency and level of energy utilization is essential to our energy future. Today, to this end, achieving lighting efficiency is an important key because artificial lighting consumes about 19% of total energy generation around the globe. There is a large room for improving lighting efficacy for potential carbon emission cut. However, the scientific challenge is to reach simultaneously high-quality photometric performance. To address these problems, we proposed, developed and demonstrated a new class of color-conversion light emitting diodes (LEDs) integrated with nanophosphors of colloidal quantum dots. The favorable properties of these semiconductor nanocrystal quantum dots, including size-tuneable and narrow-band emission with high photostability, have provided us with the ability of achieving high-quality, efficient lighting. Via using custom-design combinations of such nanocrystal emitters, we have shown that targeted white luminescence spectra can be generated with desired high photometric performance, which is important for obtaining application-specific white LEDs, e.g., for indoors lighting, street lighting, and LED-TV backlighting. Furthermore, dipole-dipole coupling capability of these semiconductor nanocrystals has allowed us to realize novel device designs based on Förster-type nonradiative energy transfer. By mastering exciton-exciton interactions in color-conversion LEDs, we have demonstrated enhanced color conversion via recycling of trapped excitons and white light generation based on nonradiative pumping of nanocrystal quantum dots for color conversion.This research work has led to successful demonstrators of semiconductor nanocrystal quantum dots that photometrically outperform conventional rare-earth phosphor powders in terms of color rendering, luminous efficacy of optical radiation, color temperature and scotopic/photopic ratio for the first time.
Benzer Tezler
- Synthesis of cadmium-based and cadmium-free colloidal nanocrystals for efficient lighting, display and biomedical applications
Verimli aydınlatma, görüntüleme ve biyomedikal uygulamaları için kadmiyum bazlı ve kadmiyumsuz kolloidal nanokristallerin sentezi
ASIM ÖNAL
Doktora
İngilizce
2025
Mühendislik BilimleriKoç ÜniversitesiBiyomedikal Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEDAT NİZAMOĞLU
- 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
EVREN MUTLUGÜN
Yüksek Lisans
İngilizce
2007
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. HİLMİ VOLKAN DEMİR
- Multi exciton generation and recombination of semiconductor nanocrystals: Fundamental understanding and applications
Yarı iletken nanokristallerde çoklu eksiton oluşturması ve yeniden birleşimi: Temel bilimsel anlama ve uygulamalar
AHMET FATİH CİHAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
DOÇ. DR. HİLMİ VOLKAN DEMİR
- Retina-inspired artificial synapses and near-infrared optoelectronic neurostimulation devices using quantum dots
Kuantum noktaları kullanarak retina ilhamlı yapay sinapslar ve yakın kızılötesi optoelektronik nörostimülasyon cihazları
RIDVAN BALAMUR
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEDAT NİZAMOĞLU
PROF. DR. AFSUN ŞAHİN
DR. ÖĞR. ÜYESİ HASAN ULUŞAN
- Selüloz-bazlı hidrojel/ag nanokompozit sentezi ve kuraklık stresikoşullarında biber bitkisi büyüme ve gelişmesine etkileri
Cellulose-based hydrogel/ag nanocomposite synthesis and effectsof growth and development of pepper plants under drought stress
KHAIRUL MAGHFIRAH HASANAH
