Aydınlatma ve antibakteriyel uygulamalar için ZnO kabuk kaplamalı ve rutenyum doplu yeni InP tabanlı kuantum noktalar

Yarı iletken kolloidal kuantum noktaları (QD), kuantum hapsetme etkisi ve malzeme bileşimi ile emisyon ayarlanabilirliği, yüksek fotolüminesans kuantum verimi (PLQY) ve kimyasal stabilite dahil olmak üzere avantajlı özellikleri nedeniyle son yıllarda ilgi odağı olmuştur. Bu nedenle, kuantum noktalar, ışık yayan diyotlar (LED'ler) ve fotokataliz gibi çok çeşitli uygulamalar için ideal malzemeler olarak kabul edilmektedir. Bu tez çalışmamızın ilk kısmında %91 gibi yüksek PLQY değerine sahip yarı tip-II InP/ZnO/ZnS çekirdek/kabuk kuantum noktaları gösterdik. Genel kabul görüşe göre elektron deşik dalga boylarının kısmen ayrıldığı tip-II yapısındaki QD'lar düşük PLQY değerine sahiptir. Bu konuda son yıllarda yüksek kuantum verimliliğine sahip tip-II kuantum noktalar rapor edilmiş olsa da toksik etkiye sahip kadmiyum içermektedirler. Bu bağlamda, çalışmamızda kadmiyum içerikli benzerlerine alternatif olarak çevreye zararsız InP tabanlı QD'ler gösterilmiştir. InP çekirdek QD'lerinin sentezinden sonra, tip II heteroyapı elde etmek için ZnO kabuğunu termal ayrıştırma işlemiyle büyüttük. Daha sonra, SILAR tekniği ile çoklu ZnS kabuklarını büyüttük. Ana malzeme etkisini en aza indirgemek için sentezlenmiş olan QD'leri yeni tip dizayn kullanılarak mavi LED'lere entegre ettik. Ortaya çıkan kuantum nokta tabanlı LED'in dış kuantum verimliliği (EQE) %9.4 olarak ölçüldü. Tez çalışmamızın ikinci kısmında verimli kırmızı yayıcılar için alternatif bir yöntem olarak InP/ZnS QD'lere rutenyum katkılanması ilk kez incelenmiştir. Şimdiye kadar, çeşitli geçiş metallerinin InP kuantum noktalarına doplanması araştırılmış olsa da rutenyum doplanması henüz rapor edilmemiştir. Çalışmamızda, rutenyum doplu InP QD'ler rutenyum solüsyonunun yüksek sıcaklıkta ana solüsyona sıcak enjeksiyonu ile sentezledik. Rutenyum elementi çeşitli karakterizasyon teknikleriyle doğrulandı. Ayrıca, rutenyum doplu örneğin dopsuz olana kıyasla daha yüksek PLQY değerine ve QD tabanlı LED cihazının %7.9 verimliliğe sahip olduğu görüldü. Tez çalışmamızın son kısmında ise yeni bir antibakteriyel malzeme olarak yarı tip-II InP/ZnO QD'ler araştırıldı. Bugüne kadar, antibakteriyel uygulamalar için InP, çinko oksit (ZnO) ve kadmiyum telerat (CdTe) gibi QD'ler araştırılmış olsa da tip-II QD'lerin antibakteriyel özellikleri rapor edilmemiştir. Bu bağlamda, ilk kez tez çalışmamızda InP/ZnO QD'lerin süperoksit (•O2⁻) ve hidroksil (•OH) radikalleri olmak üzere reaktif oksijen türleri (ROS) ürettiğini gösterdik. Ayrıca düşük yoğunluklu yeşil ışık uyarılması altında Pseudomonas aeruginosa'ya karşı %99 düzeyinde antibakteriyel etki gösterdiği tespit edildi. Sonuç olarak bu tez çalışması ile ZnO kabuk kaplaması ve rutenyum doplama yoluyla yeni InP tabanlı QD'lerin LED ve antibakteriyel uygulamalar için etkili malzemeler olduğu gösterilmiştir