Hibrit Kuantum Noktacık-Nanofiber Esnek Elektrolüminesant Aygıtlar

Abstract

Yarı iletken kuantum noktacıklar üstün renk dönüşüm özellikleri, yüksek soğurma katsayıları ve kararlılıkları sebebiyle son yıllarda aydınlatma ve ekran teknolojileri için oldukça önemli malzemeler durumundadır. Genel itibariyle II-VI ve III-V malzemeler temelli kuantum noktacıklar, optik ya da elektriksel olarak uyarılma sayesinde yüksek verimlilikle ışık üretimi sağlamaktadırlar. Sahip oldukları spektral dar ışımaları sayesinde özellikle ekran teknolojileri için saf renk özelliklerini ön plana çıkaran kuantum noktacıklar, geleneksel olarak kullanılan fosfor katkılı ışıyıcıların yerini almaktadır. Renk saflığının oldukça ön planda olduğu ekran teknolojileri için de kuantum noktalar LCD arka plan aydınlatmada üstün nitelikli beyaz ışık üretimini sağlamak için kullanılmakta ve ticari açıdan da önem kazanmaktadır. Nanofiberler ise organik yarıiletken malzemelerin optoelektronik uygulamalarda 3 boyutlu alanlar için önerdiği yüksek verimlilik, hafiflik, geniş alanlara uygulanabilme özelliklerini fiziksel olarak 1 boyutta gerçekleştirebilen, desenlenebilir ve elektroeğirme yöntemi ile farklı yüzeylere uygulanabilir çözümler sunmaktadır. Gerçekleştirdiğimiz proje nano boyutlu fiber yapıları içerisinde kuantum noktaların üstün renk dönüştürücü özelliklerini ön plana çıkarmış, farklı mimarilerde enerji transferinin de çalışıldığı fotolüminesans ve elektrolüminesans temelli aygıtlar gerçekleştirilmiştir. Bu projede %16’ya ulaşan dış kuantum verimliliğine (external quantum efficiency) sahip aygıt gösterimleri ve yüksek kaliteli beyaz ışık eldesi gerçekleştirilmiştir. Aynı zamanda esnek, ayarlanabilir renk özelliklerinde aygıt üretimi için gösterilen kuantum nokta aygıtlar saf ve spektral olarak simetrik ışımayı sağlama yetisinde, üstün renk özellikleri ile yüksek kaliteli esnek elektrolüminesant aygıt üretimini mümkün kılmaktadır. Önümüzdeki 10 yıl içerisinde küresel ekran teknolojileri pazarının 100 milyar dolarlar mertebesine ulaşacağı bilgisi doğrultusunda (Global Industry Analysts, Inc., raporu) en önemli aşamalardan biri de özellikle esnek mimarilerde üstün renk özelliklerine sahip malzemeleri gerçekleştirmek olacaktır. Yeni nesil esnek elektrolüminesant aygıtların aydınlatma ve ekran teknolojilerinde önemli bir paya sahip olacağı beklenmektedir. Bu tür yeni nesil yapıların gerçekleştirilmesi, fiziksel mekanizmaların araştırılması ve teknolojik problemlerine çözüm üretilme süreci büyük resimde çok kritik önemdedir. Teknolojiye yön verme doğrultusunda önerilen proje ekseninde yapılacak olan yatırımın ülkemiz için yüksek teknoloji üretme hamlesine büyük bir katkıda bulunacağı, yeni bilgi, ürün ve patent süreçlerini geliştireceği, ülkemizde bu alanda yetişmiş insan gücüne katkıda bulunup ülkemiz rekabet gücünü arttıracağı öngörülmektedir.

Semiconductor quantum dots are promising materials for lighting and display technologies for their superiour color conversion properties, high absorption coefficient and stabilities. In general, quantum dots based on II-VI and III-V materials can generate high efficiency by optical or electrical pumping and provide high efficiency light generation. Quantum dots, thanks to their spectral purity, posess spectrally pure emission and replace the conventional phosphor materials especially for display technologies. Quantum dots have started to emerge in the display market, providing novel solutions for LCD backlighting to generate superiour white light and thus gain commercial importance. In addition to quantum dots, nanofibers, which reveal the advantages of organic semiconductors offer high performance solutions by the use of electrospinning and can provide 1-dimensional exotic properties due to their potential for versatile applications. In the context of this project, the quantum dots in fiber structures have been explored, focusing on their extraordinary color conversion properties. Using different architectures, we have demonstrated devices based on photoluminescence and electroluminescence principle including energy transfer studies. We have demonstrated quantum dot electroluminescent devices reaching 16% external quantum yield along with high-efficiency white LEDs. The further demonstrated colloidal quantum dot hybrid flexible fiber platforms enables pure and symmetric emission and will make it possible to facilitate high efficiency flexible electroluminescent devices It is worth emphasizing here that the next generation displays will be tuned according to the customer’s demand on the better sense of display requirement. Based on the Global Industry Analysts, Inc. report, the global display market will reach 100 billion in the coming 10 years and in that respect flexible architectures offering solutions for lighting and displays will be one of the key elements. Developing new novel platforms for the flexible architecture and the study of the underlying physical mechanisms and seeking solutions for the technological challenges are of great importance. It is anticipated that the project proposal offered will help to generate high technology, start up new patent processes and generate a highlevel end product therefore increase our country’s high level educated human source force and help to increase our country’s global competitiveness.