MORPHOLOGY – ORIENTED PEROVSKITE MODIFICATIONS FOR OPTIMIZED ARCHITECTURES OF SANDWICHED HETEROJUNCTION BIFACIAL PHOTODETECTORS

MORPHOLOGY – ORIENTED PEROVSKITE MODIFICATIONS FOR OPTIMIZED ARCHITECTURES OF SANDWICHED HETEROJUNCTION BIFACIAL PHOTODETECTORS. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF (Master Thesis)
Popoola_MS_Thesis_SIGNED and STAMPED.pdf - Other
Restricted to Repository staff only until 27 April 2021.

Download (9MB)

Arabic Abstract

يتم توجيه الجهود نحو تسويق أجهزة الكشف الضوئي القائمة على البيروفسكايت نحو تصنيع أجهزة منخفضة التكلفة منخفضة التكلفة وعالية الأداء وصديقة للبيئة ومستقرة للغاية. من بين العديد من العوائق التي تحول دون هذا الصراع ، سمية البيروفسكايت التي تعتمد على الرصاص وعدم ثباتها ، وانخفاض الفعالية البصرية للبيروفسكايت الخالية من الرصاص وارتفاع تكلفة دمج الأقطاب الكهربائية في أجهزة الكشف الضوئية الملفقة. هنا ، تم تقديم ثلاثة أبنية جديدة مختلفة من أجهزة كشف ضوئي تستخدم أقطاب كهربائية منخفضة التكلفة وشفافة بينما تبحث في وقت واحد آثار التخميل MAI كهربائيا على البنى المقدمة. تم الكشف عن أجهزة الكشف الضوئية الملفقة كهربائيًا وبصريًا وكهربائيًا على أنها أجهزة ثنائية الوجه. علاوة على ذلك ، قمنا بالتحقق من آثار تشعيع الليزر النبضي وتعديل المواد الناجم عن الركيزة على أداء كاشفات ضوئية بيروفسيت خالية من الرصاص القائمة على البزموت. الآثار المجمعة للمساهمة الأيونية بسبب وجود تخميل MAI كهربائيا ، وتسهيل نقل الشحنة بسبب وجود المواد المخدرة بالكربون ، والتعديل الهيكلي المستحث بالليزر لمواد البيروفسكايت وآليات نقل ناقلات الاتجاه المزدوج المتاحة في تصميمات معمارية الكشف عن ضوئي عروض أجهزة كشف ضوئية ملفقة لأوامر بطل من حيث الحجم. ونتيجة لذلك ، كانت قيم الكشف الضوئي ، والاستجابة الضوئية والحساسية الضوئية التي تم الحصول عليها من أجهزة الكشف الضوئية ملفقة مع التعديلات المقترحة للمواد والمواد في حدود 1014 - 109 جونز ، 103 - 10-3 A/W و 104 - 101 على التوالي. كما أظهرت أجهزة الكشف الضوئي أداءً ممتازًا من حيث الأشكال الأخرى للجدارة مثل LDR (101-102 dB) و EQE (101-104٪) و NEP (10-11-10-15 W.Hz-1/2.cm-1). تم الحصول على الحد الأدنى لوقت التبديل البصري البالغ 10 مللي ثانية للكاشفات الضوئية ملفقة في هذا العمل. كما تم عرض الخطية الممتازة والاستقرار فيما يتعلق بكثافة الإضاءة وفلطية التحيز من قبل أجهزة الكشف الضوئي بعد 30 يومًا من التخزين في الظروف المحيطة. استنادًا إلى أرقام الأداء التي تم تسجيلها في فترة الذروة المسجلة ، نتأكد من أن تعديلات المواد المعمول بها في مادة البيروفسكايت ضرورية لتطوير فصول قابلة للاستمرار تجاريا وثابتة للغاية وذات قاعين - تستجيب وتتسم بالكفاءة العالية للكاشفات الضوئية المستندة إلى البيروفسكايت الكلمات المفتاحية: التعديل المعماري ، تعديل المواد ، مواد البيروفسكايت الخالية من الرصاص والقائمة على الكاشفات الضوئية ثنائية الأبعاد

English Abstract

Efforts towards commercialization of perovskites-based photodetectors are all channeled towards fabricating all-round low cost, high performance, environmentally friendly and highly stable photo-detection devices. Among many hindrances against this struggle are toxicity and inherent instability of lead-based perovskites, lower optical efficacy of lead-free perovskites and high cost of integrating electrodes into the fabricated photodetectors. Herein, three different novel architectures of photodetectors utilizing low cost and transparent electrodes were presented while simultaneously investigating effects of electrolytic MAI passivation on the presented architectures. The fabricated photodetectors were electrically, optically and electrochemically characterized as bifacial devices. Furthermore, we investigated effects of pulsed laser irradiation and substrate-induced modification on lead – free perovskites materials used as active layers in photodetectors fabrication. The combined effects of ionic contribution due to the presence of electrolytic MAI passivation, charge transport facilitation due the presence of carbon-doped materials, laser-induced optoelectronic modification of perovskite materials and double directional carriers transport mechanisms available in the proposed photodetectors’ architectures scale up performances of the fabricated photodetectors to champion orders of magnitude. Consequently, photodetectivity, photoresponsivity and photosensitivity values obtained from photodetectors fabricated with the proposed architectures and materials modifications techniques were in the range of 1014 – 109 Jones, 103 – 10-3 A/W and 104 - 101 respectively. The photodetectors also displayed excellent performance in terms of other figures of merit such as LDR (101-102 dB), EQE (101-104 %) and NEP (10-11-10-15 W.Hz-1/2.cm-1). The minimum optical switching time of 10 ms obtained from the fabricated photodetectors shows their ability to process data at kilobytes level. Excellent linearity and stability with respect to illumination intensity and bias voltage was also displayed by the photodetectors after 30 days of storage in ambient conditions. Based on the recorded zenith performance figures of merits, we ascertain that architectural tuning and perovskites materials modifications are essential for developing commercially viable, highly stable, bifacially – responsive and ultra – efficient classes of perovskites-based photodetectors

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Physics
Divisions: College Of Sciences > Physics Dept
Committee Advisor: Mohammad, Ashraf Gondal
Committee Members: Akhtar, Abbas Naqvi and Abdelkarim, Mustafa Cherif Mekki
Depositing User: ABDULJELIL POPOOLA (g201705950)
Date Deposited: 10 May 2020 15:45
Last Modified: 10 May 2020 15:45
URI: http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/141493