Novel ultraviolet scintillators based on semiconductor quantum dot emitters for significantly enhanced photodetection and photovoltaics

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.Anahtar sözcükler: Nanokristaller, kuvantum noktaları, Si, fotoalgılayıcılar, kameralar,fotovoltaikler, güneş hücreleri, fotoakım, optik duyarlılık, güneş enerjisi çevirmeverimliliği, morötesi.