Optoelektronik uygulamalar için kararlı nanokristal filmlerin üretilmesi
Fabrication of stable nanocrystal films for optoelectronic applications
Yazar: SEMA KARABEL ÖCAL
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA SERDAR ÖNSES ; PROF. DR. EVREN MUTLUGÜN
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Fotolüminesans = Photoluminescence ; Hidrofobik özellik = Hydrophobic property ; Kompozitler = Composites ; Nanokristaller = Nanocrystals ; Optoelektronik = Optoelectronic ; Perovskitler = Perovskite

Özet:
Perovskit nanokristaller (PNC), sahip oldukları eşsiz özellikleri ile optoelektronik uygulamalar için en umut verici malzemelerden biridir. PNC'lerin teknolojik uygulamalardaki kullanımın önündeki önemli bir engel sınırlı kararlılıklarıdır. PNC'ler ortam koşulları, polar çözücüler ile muamele ve sıcaklık ile kolaylıkla bozunurlar ve ışık verme özelliklerini kaybederler. Bu tez çalışmasında PNC'lerin kararlılıklarının artırılmasına yönelik olarak farklı kompozisyon ve yapıda hidrofobik malzemeler ile entegrasyonu gerçekleştirilmiştir. İlk olarak, yaprakların doğal koruma mekanizmasından esinlenilrn bir yaklaşımla doğal karnauba vaks içerisinde PNC'lerin sentezlenmesi gerçekleştirilmiştir. İkinci yaklaşımda, kağıdın mikro yapısının elastomerik ve hidrofobik polidimetilsiloksan yüzeyine aktarılması ve PNC'lerin oluşan mikrokanalların içersinde enkapsülasyonu sergilenmiştir. Son olarak, sıcak enjeksiyon yöntemiyle sentezlenen PNC'ler ile alkil silan ile modifiye edilmiş silika nanopartikül karışımları ile süperhidrofobik kompozit malzeme üretilmiştir. Termal, UV ışık ve anyon değişimi gibi çevresel koşullara karşı tatmin edici kararlılığa ek olarak PNC'lerin üstün su kararlılığına sahip olduğunu gösteren üç farklı kompozit yapı geliştirilmiştir. Öte yandan, PNC'lerin ortam koşullarındaki kullanımına bağlı olarak, bu kompozit malzemeler kolaylıkla 2D ve 3D fotolüminesans malzemeler olarak şekil verilebileceği gösterilmiştir. Yüksek kararlılığa sahip PNC tabanlı filmler optoelektronik uygulamaları için ümit vaat etmektedir. 

Anahtar Kelimeler: Perovskit nanokristal, Fotolüminesans, Hidrofobiklik, Kompozit, Kararlılık, Optoelektronik

Abstract:
Perovskite nanocrystals (PNC) are one of the most promising materials for optoelectronic applications because of their unique properties. A major obstacle to the use of PNCs in technological applications is their limited stability. PNCs are easily degraded by ambient conditions, treatment with polar solvents, and temperature, and lose their luminescence properties. To increase the stability of these nanocrystals, this thesis study demonstrated integration of PNCs with hydrophobic materials of different composition and structure. Firstly, PNCs were synthesized in natural carnauba wax with an approach inspired by the natural protection mechanism of leaves. In the second approach, the transfer of the microstructure of the paper to the elastomeric and hydrophobic polydimethylsiloxane surface and the encapsulation of PNCs within the formed microchannels were demonstrated. Finally, superhydrophobic composite material was produced with PNCs synthesized by hot injection method and silica nanoparticle mixtures modified with alkyl silane. Three different composite structures have been developed, demonstrating that PNCs have superior water stability in addition to satisfactory stability against environmental conditions such as thermal, UV light and anion exchange. On the other hand, it has been shown that due to the use of PNCs in ambient conditions, these composite materials can be easily shaped as 2D and 3D photoluminescent materials. Highly stable PNC films show great promise for optoelectronic applications.

Keywords: Perovskite nanocrystal, Photoluminescence, Hydrophobicity, Composite, Stability, Optoelectronics