Colloidal quantum well light emitting diodes

Koloidal nanokristallerle oluşturulmuş mikro/nano ölçekli yarıiletken ışık yayan cihazlar, ortam aydınlatma sistemlerinde, görüntüleme uygulamalarında ve fotonik devrelerde yüksek performans için düşük maliyetli çözümler sunmaktadır. Koloidal kuantum kuyuları (KKK'ler), bastırılmış Auger eksiton birleşimi, geniş soğurma kesiti ve dar ışıma çizgi genişliği gibi üstün özellikleri nedeniyle bu optoelektronik cihazlar için mükemmel aktif malzeme adaylardır. Bu tez kapsamında, ilk çalışma olarak, tümü çözeltide gerçekleştirilen çift renkli bir optik çınlaçta kazanç ortamı olarak KKK'lerin heteroyapılarını kullanarak çift renkli lazer ışıması gösterdik. Burada, yeşil ve kırmızı renklerde ışıyan KKK'lerin, aralarındaki aksi takdirde zararlı ışınımsal olmayan enerji transferini bastırmak için silika nanoparçacıklar (NP'ler) ile oluşturulan şeffaf, düşük kırılma indeksli koloidal açıklık katmanı ile ayrılmasıyla oluşan çok katmanlı bir dalga kılavuzu mimarisi, aynı anda iki renkte ~17 µJ/cm2 eşik seviyesine sahip kendiliğinden ışıma yükseltilmesi (KIY) sağladı. Bu çok katmanlı dalga kılavuzu konfigürasyonunu, doğrudan bu katmanlı KKK-NP-KKK koloidlerinden bir mikrodisk yapısı üreterek fısıldayan-galeri-kip (FGK) çınlacına uyarladık. Ortaya çıkan aygıt, aynı anda ~106 µJ/cm2 eşik seviyesiyle 569 ve 648 nm'de çift renkli çok modlu lazer ışıması gösterdi. Daha sonra, bu tez kapasımdaki ikinci çalışma olarak, aktif KKK bölgesini, ışığı yayıcı katman içine hapseden ve yanal eksen boyunca yönlendiren yarık biçimli bir dalga kılavuzu mimarisiyle birleştirerek, ışığın yönünü cihazın yüzeyinden kenarına değiştiren KKK'lerden oluşan bir koloidal dalga kılavuzlu ışık yayan diyot (LED) yapısı geliştirdik. Bu 900 µm uzunluğunda ve 150 µm genişliğindeki dalga kılavuzu şeklindeki LED'e 5,6 A/cm2'lik bir akım yoğunluğu sürüldüğünde, çıkış ışıma ~20.400 cd/m2'lik bir parlaklık seviyesi gösterdi. KKK tabanlı ışık yayan cihazlara tümleştirilebilen bu benzersiz dalga kılavuzu mimarileri, biyolojik görüntüleme için KKK tabanlı çift renkli uyarma ve KKK kullanılan LED tabanlı fotonik tümleşik devreler gibi çip üstü fotonik uygulamalar için büyük umut vaat etmektedir.