Development of ligand exchange and coating strategies for the colloidal quantum dot based high-resolution short-wave infrared imaging sensors
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Mikro Ve Nanoteknoloji Anabilim Dalı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: BATUHAN UZUN
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Demet Asil Alptekin
Eş Danışman: TAYFUN AKIN
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:InGaAs, Kısa Dalga Kızılötesi (SWIR) görüntüleme sensörü teknolojisinde yüksek hassasiyeti nedeniyle halen kullanılmaktadır. Ancak InGaAs yüksek üretim ve hammadde maliyetleri ve uzun üretim koşulları gibi dezavantajlarının yanı sıra hibridizasyon sürecinde karşılaşılan problemlere sahiptir. Sınırlı kaynaklar bu sensörlerin ihtiyaç duyulduğu otomotiv ve savunma gibi sekörlerdeki gelişimine engel teşkil etmektedir. Bu açıdan, PbS koloidal kuantum noktalarına dayalı sensörler, InGaAs teknolojisine alternatif olarak en iyi malzeme adayları olarak kabul edilmektedir. PbS koloidal kuantum noktaları, düşük bir maliyetle bir çip üzerinde monolitik olarak kolayca üretilebilir. Ancak PbS kuantum nokta katmanının birçok sentez sonrası aşamadan geçmesi gerekiyor. Yeni tanıtılan doğrudan sentez yöntemi, kompleks ligand değişim adımlarını ortadan kaldırarak tek adımda PbS CQD mürekkep sentezine imkan tanır. Gelişme aşamasında olmasına rağmen, bu tezde yapılan optimizasyonlarla, kızıl-ötesi alanda 1013 Jones mertebelerine ulaşan fotodiyotlar üretilmiştir. Ayrıca 10-8 mA.cm-2 civarında düşük karanlık akım yoğunluğu ve hızlı yükselme/düşme süresi (1.65/8.08 µs) elde edildi. Kuantum nokta kalitesinin artırılmasıyla elde edilen bu umut verici fotodedektör performans parametrelerinin yanı sıra sentez aşamasında yapılan optimizasyon çalışmaları ile üretim maliyetleri de düşürüldü. Bu kapsamda QD'lerin üretim verimi %42 oranında artırıldı. Ayrıca detaylı bir SCAPS çalışması yapılarak en uygun cihaz mimarisi belirlendi. Ayrıca, p tipi ve n tipi mürekkepler arasında yapılan sayısal bir karşılaştırma, p tipi mürekkebin daha iyi bir cihaz performansı sağlayabileceğini ortaya çıkardı.