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Titelaufnahme

Titel
Hybrid multilayered plasmonic nanostars for optical emission enhancements / submitted by Battulga Munkhbat
VerfasserMunkhbat, Battulga
Begutachter / BegutachterinKlar, Thomas Arno ; Sariciftci, Niyazi Serdar
ErschienenLinz, Juli 2016
Umfang126 Seiten : Illustrationen
HochschulschriftUniversität Linz, Univ., Dissertation, 2016
Anmerkung
Zusammenfassung in deutscher Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Nanosterne / OLED / zufälliges Lasen / Plasmonik
Schlagwörter (EN)Nanostars / OLED / random lasing / Plasmonics
Schlagwörter (GND)Nanostrukturiertes Material / Plasmon / OLED / Zufallslaser
URNurn:nbn:at:at-ubl:1-10504 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
 Das Werk ist gemäß den "Hinweisen für BenützerInnen" verfügbar
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Hybrid multilayered plasmonic nanostars for optical emission enhancements [6.33 mb]
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Die herausragenden plasmonischen Eigenschaften und die Kompatibilität von hybriden mehrschichtigen Nanosternen mit verschiedenen Medien machen sie zu einem der vielversprechendsten Materialien für ein effizientes Photonen-Management in organischen optoelektronischen Bauelementen. Sie bieten auch eine ausreichende Rückkopplung für zufälliges Lasen (random lasing). In dieser Arbeit haben wir silberbeschichtete Gold-nanosterne mit einer dünnen Schale aus Siliziumdioxid synthetisiert und charakterisiert, so dass die Heißpunkte (englisch Hot spots) an den Spitzen der Nanosterne für elektromagnetische Wechselwirkung zugänglich bleiben, während das Exzitonquenching in nahe gelegenen Chromophoren reduziert wird. Die spektrale Lage der Plasmonresonanzen der Nanosterne ist mit der Emission von verschiedenen organischen Halbleitern für eine optimale spektrale Überlappung für bestimmte Spektralbereiche abgestimmt. Als ersten Schritt haben wir Nanosterne erfolgreich in die aktive Schicht von voll funktionsfähigen organischen Leuchtdioden (english organic light emittind diodes OLEDs) integriert. Für eine gegebene Stromdichte zeigen die plasmonischen OLEDs sowohl eine signifikant verstärkte Elektrolumineszenz als auch eine verbesserte Emissions-Direktionalität gegenüber herkömmlichen OLEDs. Wir fanden heraus, dass Nanosterne als Nanoantennen wirken, zudem beschleunigen sie die strahlende Rekombination und verbessern die Auskopplung von ansonsten in den OLEDs gefangenem Licht. Unsere experimentellen Ergebnisse erlauben die Diskussion von vorteilhaften und limitierenden Faktoren des Photonenmanagements in organischen optoelektronischen Bauelementen. Darüber hinaus bieten mit Silber und Siliziumdioxid beschichtete Goldnanosterne eine ausreichende Rückkopplung für kohärente Zufallslaser in polaren oder unpolaren Lösungsmitteln enthaltenen Lasermedien. Einzelpulsexperimente zeigen, dass die Silberbeschichtung verantwortlich für die signifikant reduzierte Pumpschwelle für kohärentes Zufallslasing ist. Ferner wird die Emissionintensität und Pumpschwelle des kohärenten Zufallslasers nicht von einer Siliziumdioxid-Beschichtung der Nanosterne beeinflusst. Allerdings erlaubt die dünne Schale aus Siliziumdioxid, die Nanosterne entweder in polaren oder apolaren Lösungsmittel zu dispergieren.

Zusammenfassung (Englisch)

The outstanding plasmonic properties and the compatibility of hybrid multilayered plasmonic nanostars with different media make them one of the most promising materials for effective photon-management in organic optoelectronic devices. They also provide sufficient feedback for coherent random lasing. In this work, we designed, synthesized and characterized silver-enhanced gold nanostars coated with a thin silica shell, so that the hot-spots at the tips of nanostars remain accessible, while exciton quenching in nearby chromophores is reduced. The spectral position of the plasmon resonances of the nanostars is tuned to specific spectral regions for an optimal spectral overlap with the emission of different organic semiconductors. First, we successfully incorporated the nanostars in the active layer of fully working organic light emitting diodes (OLEDs). For a given current density, the plasmonic OLEDs show both: significantly enhanced electroluminescence as well as different emission directionality as compared to conventional OLEDs. We find that the nanostars act as nanoantennae, thus accelerating the radiative recombination as well as improving the out-coupling of light otherwise trapped inside the OLEDs. Our experimental results allow us to discuss beneficial and limiting factors of photon management in the organic optoelectronic devices. Furthermore, silver-enhanced and silica coated gold nanostars provide sufficient feedback for coherent random lasing in polar or non-polar solutions containing gain material. Single pulse experiments show that the pumping threshold for coherent random lasing is reduced significantly upon silver-enhancement of the gold nanostars. Further, the lasing intensity and pumping threshold of a silver-enhanced gold nanostar-based random laser is not influenced by the silica coating. However, the thin silica shell allows the opportunity to disperse the nanostars in either polar or non-polar solvents containing gain materials.