Monolayer-thick light-sensitive nanocrystal skins of oriented colloidal quantum wells

Yarıiletken nanokristaller ailesinin iki-boyutlu üyesi olan koloidal kuantum kuyuları (KKK), dikey yönde kuantum sınırlaması ile yüksek osilatör gücüne sahip olan yapılarıyla dikkat çeker. Bunun yanı sıra, yatay yöndeki geniş geometrileri sayesinde dikkate değer derecede büyük soğurma kesitlerine sahiptirler. Ayrıca, güçlü bir fabrikasyon aracı olarak, KKK'lar tek katman kalınlığında yönel filmler olarak öz-dizilim yeteneği sunarlar. Yüz-aşağı (mozaik yapılara benzer, yanal yüzeyde geniş boşluk bırakmadan yan yana gelecek şekilde yatarak) ya da kenar-dik (ince kenarları üzerinde yüzeyleri birbirlerine bakan çok sıkı tekrar eden zincir üstyapılar halinde dikilerek). Bu tezde, KKK'ların yüksek soğurma özelliklerinden yararlanmak ve yönel-kontrollü öz-dizilimlerinden faydalanmak üzere, tek tabaka kalınlığında dizili KKK'lerin aktif soğurucu olarak kullanıldığı ışığa duyarlı nanokristal yüzeylerin ilk örneğini gösteriyoruz. Bu KKK tabanlı ışığa duyarlı kapasitif cihazlar, tek katmanlı öz-dizilime sahip KKK'ların güçlü optik soğurma özelliği ve foton soğurarak oluşan potansiyel fark birikimisayesinde görünür ve morötesi bantta algılama yapmaktadır. Işığa duyarlı bu aygıtların mimarisinde, bahsetmiş olduğumuz tek katmanlı yönel öz-dizilimli KKK filmler sağladığı düşük yüzey pürüzlülüğü aygıt performansı için önemlidir. Burada KKK tabanlı ışığa duyarlı aygıtlar özellikle iki grup olarak geliştirmiş ve gösterilmiştir: Tümüyle yüz-aşağı ve tümüyle dik-kenar yönlendirilmiş KKK tabanlı ışığa duyarlı aygıtlar. Tüm bunlar ışığında sistematik olarak aygıtların foto-yükleme etkisi, spektral duyarlılık ve yüksüzlenme süreleri üzerinde çalışılmıştır. Bu aygıtların spektral duyarlılıklarının KKK'ların birinci (ağır-elektron yokluğu) ve ikinci (hafif-elektron yokluğu) uyarılmış eksitonik soğrulma tepe noktaları ile uyum içerisinde olduğu gözlemlenmiştir. Bunun yanısıra uyarım gücü yükseldikçe, fotovoltaj tepe noktası yükselirken, aygıtların duyarlılıklarının azaldığı da gözlemlenmiştir. Foto-yükleme etkisi, uyarım kaynağı kapatıldığında da gözlemlenmeye devam edilmiştir. Son olarak kenar-dik yöneliminden faydalanılarak, fotovoltaj sinyal tepe noktasında güçlü bir iyileştirme kaydedilmiştir. Tezin bütün bu bulguları göstermektedir ki; tek katman kalınlığında yönlendirilmiş koloidal kuantum kuyuları tabanlı ışığa duyarlı nanokristal yüzeyleri, geniş alanlarda foton algılama uygulamalarında büyük bir gelecek vaad etmektedir.