Plasmonic enhancement of perovskite photoluminescence

Abstract

Recently emerged perovskite materials show superior features like high efficiency, defect tolerance, facile synthesis, bandgap tunability and wide color gamut over their rivals in photonics applications. On the other hand, metals have interesting characteristics as they go smaller in size. Their absorption and scattering properties are completely different as nanoparticles. Their confined electron oscillations bring peculiar consequences. Due to change in these features, metallic nanoparticles can enhance or quench fields around them. Light-matter interactions determine how we see the world. Understanding quantum nature of light and matter and their interactions can benefit higher efficiencies and can open paths for novel technologies. In accordance with this purpose, this thesis study involves synthesis of cesium lead halide perovskite emitters and investigation of their interactions with silver nanoisland films. It was concluded that direct contact between perovskite layer and nanoislands results in a fluorescence quenching where intensity average lifetime decreases below 1 ns. Separating these layers with an alumina dielectric layer increased photoluminescence intensity after 15 nm and the highest intensity was observed at 18 nm thickness with 78% of PL enhancement. With different spacer thickness values, we achieved to see the change in photoluminescence intensity.

Son zamanlarda ortaya çıkan perovskit malzemeler, fotonik uygulamalarındaki rakiplerine göre yüksek verimlilik, hata toleransı, kolay sentez, bant aralığı ayarlanabilirliği ve geniş renk gamı gibi üstün özellikler göstermektedir. Diğer yandan metaller, boyutları küçüldükçe ilginç özelliklere sahip olur. Nanoparçacık olarak soğurma ve saçılma özellikleri tamamen farklıdır. Kısıtlanan elektron salınımları tuhaf sonuçlar getirir. Bu özelliklerin değişmesi nedeniyle, metalik nanoparçacıklar etraflarındaki alanları kuvvetlendirebilir veya söndürebilir. Işık-madde etkileşimleri dünyayı nasıl gördüğümüzü belirler. Işığın ve maddenin kuantum doğasını ve bunların etkileşimlerini anlamak, daha yüksek verimlilikleri elde etmeye yarar sağlayabilir ve yeni teknolojiler için yollar açabilir. Bu amaç doğrultusunda, bu tez çalışması, sezyum kurşun halojenür perovskit ışıyıcıların sentezini ve gümüş nanoadacık filmleriyle etkileşimlerinin incelenmesini içermektedir. Perovskit tabakası ile nanoadalar arasındaki doğrudan temasın, ağırlık ortalama ömrün 1 ns'nin altına düştüğü bir floresan söndürme ile sonuçlandığı sonucuna varılmıştır. Bunları katmanları bir alümina dielektrik katmanı ile ayırmak, 15 nm'den sonra fotolüminesans yoğunluğunu arttırdı ve en yüksek yoğunluk,% 78 PL artışıyla 18 nm kalınlıkta gözlendi. Böylelikle, farklı aralayıcı kalınlığı değerleri ile, fotolüminesans yoğunluğundaki değişikliği görmeyi başardık.