Layer-by-layer self-assembled semiconductor nanocrystal composites with nonradiative resonance energy transfer for innovative architectural precise color tuning and control

Son yıllarda yarıiletken kuvantum noktacık nanokristaller büyük bir ilgi toplamıştır. Bu nanokristaller, optiksel özelliklerinin ayarlanabilir olmasından dolayı pek çok optoelektronik aygıtta uygulama alanı bulmuşlardır. Örneğin, renk tonlarının dar toleransla ayarlanabiliyor olması, katı hal tabanlı aydınlatmalarda yüksek verimli, ışıma tayfı değiştirilebilir ve uygulamaya özel ışıklandırma için büyük önem taşımaktadır. Bugüne kadar nanokristal ışıyıcıların renklerinin ayarlanması ve kontrolü ise sadece nanokristallerin kimyasal içeriklerine, şekillerine ve büyüklüklerine bağlı olarak (kuvantum sınırlandırma etkisi kullanılarak) incelenmiş ve gösterilmiştir. Ancak bu parametreler sadece sentez sırasında kontrol edilip ayarlanabilmektedir. Bu tez çalışmasında, sentez sonrası için bir alternatif olarak, sadece Förster rezonans enerji transferi (FRET) yardımıyla tabaka-tabaka kendiliğinden dizilme tekniğiyle yapılandırılmış nanokristal ışıyıcıların fotoışıma kinetikleri değiştirilerek, renklerinin hassas bir şekilde geniş bir tayfta kontrol edilip ayarlanması önerilmiş ve gösterilmiştir. Aralarında yasak bant farkı bulunan nanokristal ışıyıcılarını birbirine 10 nm'den yakın uzaklıkta tabakalı bir mimaride yerleştirebilmek ve bu nanokristaller arasındaki uzaklığı 1 nm'den daha az bir hassasiyette değiştirebilmek, elektronik olarak uyarılmış verici nanokristallerin ışıyan alıcı nanokristallere ışıma yapmadan FRET'le aktardığı enerjinin miktarını (ve verimliliğini) istediğimiz seviyede ayarlayabilme olanağını sağlamıştır. Bu önerinin doğruluğunu göstermek amaçlı yapılmış olan deneylerimiz, sayısal modellemelerimiz ve simulasyon sonuçlarımız ile beraber, nanokristaller arasında FRET kullanılarak, yaygın olarak kullanılan LED epitaksiyel materyal sistemlerinin her birinin ayrı ayrı limitlerinin de ötesinde, prensipte CIE kromatisite diyagramında son derece hassas renk ayarlamasının geniş bir alanı kapsadığını kanıtlamıştır. Bu mimari yenilikçi yaklaşım renk-dönüştürme LED'lerinin fotometrik mühendislikleri için yeni bir yol açmaktadır.