Semiconductor quantum dots driven by radiative and nonradiative energy transfer for high-efficiency hybrid leds and photovoltaics

Günümüzde dünyanın enerji ihtiyacı şimdiye kadar hiç ulaşılmamış tüketim seviyelerine çıkmış bulunmaktadır. Yapılan tahminlere göre dünyadaki hızlı büyüme ve globalleşme enerji tüketimini gelecekte daha da artıracaktır. Bilim dünyası daha verimli enerji üretim ve kullanım teknolojileri geliştirebilmek için yoğun bir uğraş vermektedir. Işık ve elektronik teknolojilerini birleştiren optoeletronik dalı, güneş gözeleri ve ışık yayan diyotlar ile enerji üretim ve kullanım problemine verimli çözümler sunmaktadır. Bu tezde, yarı iletken nanokristal kuvantum noktacıklarının ışımalı ve ışımasız enerji transferi özelliklerini kullanarak, güneş pillerinin ve ışık yayan diyotların verimliliklerini artırmaya yönelik çalışmalar önerdik ve uygulamalarını gösterdik. Nano-sütun mimarisine sahip mavi ışıyan diyotları daha uzun dalga boyunda ışıyan nanokristaller ile melezleştirerek, nano-sütun yapısının sağladığı üstün mimari özellikleri sayesinde, diyotların yapı taşı kuvantum kuyular ile kuvantum noktacıkları arasında şimdiye kadar bilgimiz dahilinde rapor edilmiş en yüksek % 83'lük enerji transfer verimliliğini elde ettik. Bu sayede, renk dönüştürücülü ışık yayan diyotlar için gelecek vaadeden melez tasarımlar önerdik. Bundan başka, yük pompalaması metodu ile çalışan nanokristal tabanlı ışık yayan diyotlarda yaşanan yük sürme problemine çözüm olarak özgün ve yeni bir metot geliştirdik. Işımasız enerji transferi sayesinde uyarım enerjisini doğrudan nanokristallere pompalayarak elektro-ışıma yapapabilen nanokristal tabanlı ışık yayan diyotları geliştirdik. Son olarak, silisyum tabanlı güneş pillerinin temel sorunlarından biri olan kısa dalga boyundaki ışığın verimsiz dönüştürülmesi problemine çözüm olarak nano-sütun yapısında olan silisyum güneş gözelerinin ışığı yüksek dalga boyuna çeviren nanokristaller ile birleştirilmesini gösterdik. Nano-sütun yapısı sayesinde, ışığın sütunlar arasına hapsedilmesinden dolayı, klasik düz mimarilere göre kısa dalga boyunda çok daha fazla iyileştirme sağladık.