碳量子点修饰给受体共轭聚合物/ZnO复合物的制备及在紫外光电探测器中的应用

以碳量子点(CQDs)作为光敏剂修饰氧化锌纳米阵列(ZnO-NRs)、以3,4-乙撑二氧噻吩封端、吡啶为中间单元的三联体为单体(3,4-乙撑二氧噻吩为给体单元、吡啶为受体单元),通过电化学聚合法制备了复合材料(ZnO-NRs/CQDs/poly(BPE)),并以紫外-可见吸收光谱、拉曼光谱等对该复合材料的结构与形貌进行了表征。将ZnO-NRs/CQDs/poly(BPE)与ZnO-NRs面对面组装成ZnO-NRs/CQDs/poly(BPE)紫外光电探测器,研究了偏置电压对响应性能的影响。结果表明,聚合物沿着氧化锌纳米棒径向生长并实现均匀包覆,CQDs的引入增加了氧化锌与聚合物之间的相互作用。该光电探测器的响应性能随偏置电压的增加而增加,在5 V偏置电压下,其响应度为258 A/W,探测率为4.2×1012Jones,外量子效率为87817%。     

基于p-Se/Al2O3/n-ZnO纳米棒阵列异质结的自驱动紫外-可见光探测器

自驱动光探测器能够在无外加偏压的情况下将光信号转化为电信号, 在工业和军事领域有着广泛的应用。本研究报道了p型Se薄膜和n型ZnO纳米棒阵列异质结的可控合成以及它们作为自驱动紫外-可见光探测器的应用。由于在ZnO和Se的界面处形成的内建电场将光生电子-空穴对分离, 促使它们向相反方向传输, 最终被电极收集, 在0偏压下获得了较高的光电流(435 pA), 从而实现无线的自驱动光电探测。并且, 在Se和ZnO界面处沉积的Al₂O₃层有效降低了暗电流。最终, 此器件在500 nm的单色光下显示了高响应率55 μA·W ^-1和大比探测率5×10 ¹⁰Jones, 并表现出了极快的响应速度(上升时间0.9 ms, 衰减时间0.3 ms)。     

零维氧化锌纳米量子点的水热法合成及其量子效应表征

介绍了一种以乙醇为溶剂,在低温、常压下水热制备零维氧化锌量子点（ZnOQDs）的简单方法,并运用该方法制备了尺寸均一、形貌规则的ZnOQDs。利用荧光分光光度计和紫外一可见分光光度计分析了其受激辐射特征波长的蓝移和深能级发光变化,证实其光学量子效应明显,光致发光的绿光发射增强。讨论了可能导致其绿光发射增强的原因并提出了...     

零维氧化锌纳米量子点的水热法合成及其量子效应表征

介绍了一种以乙醇为溶剂,在低温、常压下水热制备零维氧化锌量子点(ZnO QDs)的简单方法,并运用该方法制备了尺寸均一、形貌规则的ZnO QDs。利用荧光分光光度计和紫外-可见分光光度计分析了其受激辐射特征波长的蓝移和深能级发光变化,证实其光学量子效应明显,光致发光的绿光发射增强。讨论了可能导致其绿光发射增强的原因并提出了有待验证的问题。     

MoS2/ZnO异质结及其在光电探测器中的研究进展

以MoS₂为代表的过渡金属硫族化合物(TMDCs)由于独特的电子结构、优异的半导体特性、可调节的带隙(1.3～1.8eV)、高迁移率和强光-物质相互作用成为发展下一代高性能光电器件的理想候选材料。然而二维材料独特的层间范德华间隙,使得扩散、注入等传统半导体的掺杂手段无法实现均匀稳定的掺杂,进而无法有效调控其相关电子器件的性能。传统的基于三维半导体的p-n结是现代电子器件的基本组成部分,将二维层状MoS₂集成到传统的半导体材料上成了提升器件性能和探索新功能的策略之一。宽禁带半导体ZnO以其优越的光电性能已广泛应用于高效率短波长探测、发光和激光器件以及智能设备上。近年来,MoS₂和ZnO组成异质结结构的研究成了热点,诸多研究报道MoS₂与ZnO组成的异质结结构可以提高光电探测器的光响应率、光谱范围和光响应速度等,展示了良好的性能。本文综述了MoS₂/ZnO异质结结构的多种制备方法,异质结特性和界面物理机制以及在光电探测器中的研究进展。     

WO3纳米花的热处理晶格调控及WO3/CdS/α-S异质结的构筑

为研究热处理过程与异质结构筑对WO₃的光电化学效应的影响机制, 采用低温溶剂热法制备纳米花状WO₃, 通过热处理精确调控WO₃纳米花的活性晶面、晶粒尺寸及结晶度。进一步借助循环化学浴法, 构筑WO₃/CdS/α-S异质结, 并研究其光电化学性能与浓度效应。结果表明, (200)晶面是WO₃纳米花的主要暴露晶面, 且比例随热处理温度升高而增大。350 ℃热处理的WO₃纳米花表现出最高的光响应电流。通过构筑WO₃/CdS/α-S梯形异质结, 增强材料在可见光区的吸收, 以牺牲少部分载流子的方式提高整体光生载流子的分离效率, 促进WO₃的宏观光电化学效应的提升。     

基于太赫兹量子阱光电探测器的成像技术研究进展

太赫兹(THz)波对非极性材料有较好的穿透性,对生物医学组织无电离效应,因而非常适合无损检测、生物医学成像等应用。THz量子阱光电探测器(THz QWPs)具有响应速度快、响应率高、噪声等效功率低、体积小的特点。相较于其他探测器,THz QWPs作为成像系统接收器时,系统具有成像分辨率高、成像速度快、成像信噪比高、结构紧凑等优势。本文综述了基于THz QWPs的成像研究进展,并对成像系统核心指标的影响因素进行了分析和总结。采用更稳定的装置固定THz QWPs,提升器件响应速度、探测灵敏度、阵列规模,可以有效提升系统各项核心性能。     

ZnO纳米棒/ZnCo2O4纳米片异质结的制备及其光电探测性能

ZnO纳米材料异质结是构筑高性能紫外光电探测器的有力候选之一。本工作中, 设计并制备了一种新型ZnO纳米棒/ZnCo₂O₄纳米片异质结, 研究了其电学性能及光电探测性能。使用油水界面自组装, 将ZnCo₂O₄纳米片在ITO玻璃上组装为均匀的薄膜; 通过调控ZnO种子层厚度, 在ZnCo₂O₄纳米片薄膜上水热生长了取向一致、密度适中的ZnO纳米棒阵列, 获得了高质量的ZnO纳米棒/ZnCo₂O₄纳米片异质结。该异质结具有优良的整流特性, 整流比达到673.7; 其工作在反偏状态时, 光暗电流比超过2个量级, 紫外-可见判别比为29.4, 在光电探测中有良好的波长选择特性。研究表明, 该异质结有潜力应用于构筑高性能紫外光电探测器。     

纳米ZnO-共轭聚合物MEH-PPV异质结太阳能电池的制备和研究

采用溶胶-凝胶法(Sol-Gel),通过强碱水解锌盐溶液合成了ZnO的纳米粒子和纳米棒,并用旋涂的方法制备了纳米ZnO与MEH-PPV(聚苯乙烯撑)复合的异质结光电器件。通过TEM、XRD、UV、PL等手段考察了不同的纳米粒子后处理方法以及不同的纳米晶形状对器件薄膜形貌和光电性能的影响。制备的器件性能在纳米ZnO质量分数为75%时达到最高,此时短路电流Isc达到2.52mAcm-2、开路电压Voc为0.8V、填充因子FF为46.3%、光电能量转换效率η为1.00%。此结果接近目前国内外所报道的纳米ZnO共轭聚合物共混型器件的最高水平(目前报道最高的能量转换效率为1.60%)。     

CdS量子点敏化纳米TiO2异质薄膜的制备和表征

以异丙醇钛(C12H28O4Ti)为主要原料合成氧化钛(TiO2)前驱体溶胶,并结合230℃水热处理得到TiO2溶胶,利用电流体动力学(EHD)技术在掺氟氧化锡导电(FTO)玻璃基片上镀膜,450℃高温煅烧制备具有多级结构锐钛矿TiO2纳米薄膜。以硝酸镉(Cd(NO3)2)及硫化钠(Na2S)分别为镉源和硫源,采用化学浴沉积技术在TiO2薄膜上沉积制备了量子点敏化的异质薄膜。采用X射线衍射(XRD)、电子扫描电镜(SEM)、电子透射电镜(TEM)以及紫外-可见吸收光谱(UV-Vis absorbance spectra)对薄膜结构和性能进行表征。结果表明,纳米TiO2薄膜具有亚微米球簇堆积结构,球簇之间形成尺寸连续分布的微纳通道,便于溶液的浸润和离子的表面吸附。敏化制备异质薄膜中硫化镉以量子点状态存在,晶粒尺寸为3～5nm范围内。UV-Vis吸收光谱证实量子点的量子限域效应,吸收发生蓝移现象。     

自催化生长GaSb纳米线及其在高性能紫外-可见-近红外光电探测器中的应用（英文）

本文应用镓金属液滴作为催化剂,采用化学气相沉积方法自催化合成了单晶GaSb纳米线.研究表明该GaSb纳米线为典型的p型半导体,霍尔迁移率为>0.042 cm^2V^-1s^-1.硅基和柔性衬底上构筑的基于GaSb纳米线的光电探测器,具有良好的紫外-可见-近红外宽光谱探测性能.硅基器件对500 nm的可见光响应率可达3.86×10^3A W-1,探测率可达3.15×10^13Jones;柔性器件在保持相似光电性能的同时,具有极好的机械柔韧性和稳定性.本文有助于更好地揭示自催化生长的GaSb纳米线的性能,并为进一步设计基于GaSb纳米线的功能光电器件打下了实验基础.     

低维结构策略构筑基于钙钛矿纳米片/氧化锌纳米线的柔性宽光谱探测器（英文）

柔性光电探测器具有轻便、易携带和优异的大面积兼容性等特点,在下一代光电子器件领域具有巨大的应用潜力.柔性光电探测器面临的主要挑战是在反复弯曲、拉伸、折叠等形变状态下难以保持优异的性能.本文通过低维度结构策略构筑了基于CsPbBr3纳米片和ZnO纳米线的柔性光电探测器.得益于一维纳米线和二维纳米片的高柔性,所构筑的光电探测器在各种应力下表现出优异的工作稳定性.例如,在弯曲1000次之后,器件的性能没有明显变化.此外,由于ZnO和CsPbBr3自身的光吸收特性,所构筑的柔性光电探测器展现出宽光谱光电响应能力(涵盖紫外和可见波段).在紫外和可见区域的峰值响应度分别为3.10和0.97 A W^-1,其相应的探测率分别为5.57×10^12和1.71×10^12Jones.本文针对柔性、高性能集成光电探测器提出的维度构筑策略,在未来智能、可穿戴光电子器件领域有着巨大的应用前景.     

核壳型量子点-纳米金颗粒组装体高效检测神经性毒剂模拟剂

实验设计制备了一种由12层硫化锌包覆硒化镉的核壳型量子点(CdSe/12ZnS QDs)和纳米金颗粒(Au NPs)自组装形成的CdSe/12ZnS QDs/Au NPs复合结构, 并将其应用于神经性毒剂模拟剂氰基磷酸二乙酯(Diethyl Cyanophosphonate, DCNP)的高效检测。QDs由于与Au NPs存在荧光共振能量转移作用(Fluorescence Resonance Energy Transfer, FRET)而发生荧光猝灭, 乙酰胆碱酯酶(AChE)水解氯化硫代乙酰胆碱(ATC)生成的硫胆碱能够将量子点取代而使量子点荧光恢复。当QDs与Au NPs的摩尔浓度比为20 : 1时, QDs荧光猝灭效果最佳, AChE浓度为1.0×10 ^-3 U/L时, QDs荧光恢复效果最好。DCNP的存在会抑制AChE的活性, 减少硫胆碱的生成并降低QDs的荧光恢复效率, 通过对QDs荧光恢复效率测定能够检测DCNP。在最优条件下对DCNP的检测结果表明, 量子点的荧光恢复效率与DCNP浓度的对数在5.0×10 ^-9~5.0×10 ^-4mol/L的范围内存在良好的线性关系, 检出限达5.0×10 ^-9mol/L。     

Ag纳米颗粒对ZnO纳米棒阵列膜的光电响应和持续光电导的调控

通过两步法合成了表面修饰Ag纳米颗粒的ZnO纳米棒阵列膜,并检测了该纳米棒阵列膜在波长为365 nm的紫外光照下的时域光电流曲线。与纯ZnO纳米棒阵列膜相比,Ag纳米颗粒修饰后ZnO纳米棒阵列膜在光电响应阶段有更大的响应值,最大达到7 490,约为纯ZnO纳米棒阵列膜响应值的50倍。而且,Ag纳米颗粒对ZnO纳米棒阵列膜弛豫阶段呈现的持续光电导(PPC)效应有很好的调控作用。相同恢复时间内,纯ZnO纳米棒阵列膜光电流恢复效率为25%,Ag纳米颗粒修饰后达到87%。Ag浓度越大,持续光电导(PPC)效应越不明显,这个现象使得通过简单改变表面Ag纳米颗粒的浓度来调控ZnO纳米棒阵列膜的PPC效应成为可能。     

基于黑硅微结构的全硅PIN光电探测器

本文报道了一种基于黑硅微结构的全硅PIN光电探测器。该器件结合了黑硅结构宽光谱高吸收的特性,以及PIN光电探测器高量子效率高响应速度的特点,通过在传统硅PIN光电探测器结构的基础上增加黑硅微结构层,在不影响响应速度的条件下,提高了探测器在近红外波段响应特性。并且针对纵向结构垂直入射PIN光电探测器时量子效率与响应速度相矛盾的问题,提出了解决方案。测试结果表明,该器件的量子效率可达80%,峰值波长为940 nm,光响应度达到0.55 A/W,暗电流降至700 pA,响应时间为200 ns。     

CeO2-MoS2纳米异质结的构建及其光电性能的研究

以硝酸铈铵为铈源,硫代钼酸铵为硫源和钼源,通过水热法制备CeO₂纳米颗粒,再利用水热法合成了具有丰富氧空位的CeO₂-MoS₂纳米复合材料。通过TEM、XRD和Raman等表征方法,检测出CeO₂纳米颗粒成功负载于MoS₂纳米片上,且形成异质结结构。光电性能测试结果显示,CeO₂-MoS₂具有良好的光电稳定性;两种材料的复合与异质结的形成能有效抑制光生电子-空穴的复合,提高光电性能。对不同种类活性氧的测试表明,与nCeO₂和nMoS₂相比,CeO₂-MoS₂在三种光源(紫外、可见、近红外光)照射下均产生了单线态氧、过氧化氢和超氧阴离子。本研究可为CeO₂-MoS₂在光催化和抗菌等领域的应用提供参考。     

一种新颖的硅量子点-金复合纳米粒子的制备和表征

利用电化学刻蚀法制备的硅量子点的还原特性,通过调整硅量子点与氯金酸的量的比例,可控合成了包含有不同尺寸金纳米颗粒的复合纳米粒子,并通过实验证明了硅量子点与金纳米颗粒的结合。在电化学刻蚀制备硅量子点的同时,通过微波辅助法可以迅速地在硅量子点表面有效地修饰上一部分羧基、羟基或者烷基链,从而间接预先对这种复合纳米粒子进行修饰。这种新型的纳米复合材料具有硅量子点的荧光性质的同时,还具有各种尺寸纳米金的光学性质,具有广阔的应用前景和研究价值。     

Ti O2纳米管阵列基底退火温度对CdSe/Ti O2异质结薄膜光电化学性能的影响

通过电化学沉积法以TiO2纳米管阵列(TNTs)为基底制备CdSe/TiO2异质结薄膜。研究TiO2纳米管阵列基底不同退火温度(200,350,450,600℃)对CdSe/TiO2异质结薄膜光电化学性能的影响。采用SEM,XRD,UV-Vis,电化学测试等方法对样品的微观形貌、晶体结构、光电化学性能等进行表征。结果表明:立方晶型的CdSe纳米颗粒均匀沉积在TiO2纳米管阵列管口及管壁上。TiO2纳米管阵列未经退火及退火温度为200℃时,为无定型态,在TiO2纳米管阵列上沉积的CdSe纳米颗粒数量少,尺寸小,异质结薄膜光电性能较差,光电流几乎为零。随着退火温度升高到350℃,TiO2纳米管阵列基底开始向锐钛矿转变;且沉积在TiO2纳米管上的CdSe颗粒增多,尺寸增大,光电化学性能提高。退火温度为450℃时光电流值达到最大,为4.05mA/cm^2。当退火温度达到600℃时,TiO2纳米管有金红石相出现,CdSe颗粒变小,数量减少,光电化学性能下降。     

纳米Ag2S/TiO2异质复合薄膜的制备和光电性能

以异丙醇钛(C12H28O4Ti)为主要原料合成氧化钛(TiO2)前驱体溶胶,并结合230℃水热处理得到TiO2溶胶,利用电流体动力学(EHD)技术在掺氟氧化锡导电(FTO)玻璃基片上镀膜,450℃高温煅烧制备具有多级结构锐钛矿TiO2纳米薄膜.以硝酸银(AgNO3)及硫化钠(Na2S)分别为银源和硫源,采用化学浴沉积...     

不同浓度的NiS2-FeS2/碳纳米纤维对电极对量子点敏化太阳能电池光伏性能的影响

为了弥补量子点敏化太阳能电池传统Cu₂S对电极在液态多硫化物电解液中易腐蚀、不稳定的缺陷,表现出更高的对电极电催化活性。本文通过静电纺丝技术和简单的一步水热法成功制备了碳纳米纤维负载的双金属硫化物NiS₂-FeS₂(NiS₂-FeS₂/CNFs)对电极,应用于量子点敏化太阳能电池(QDSSCs)中表现出优异的电化学性能。同时,不同浓度的NiS₂-FeS₂复合材料在SEM下表现出很大的差异,负载到碳纳米纤维制备成对电极对电池性能也有很大的影响。因此,本文重点探究了水热法制备不同浓度的NiS₂-FeS₂/CNFs对电极对其组装的QDSSCs光电性能影响,以获得最佳对电极浓度。实验结果表明：当NiS₂-FeS₂/CNFs浓度配比为0.8时,电池光电转换效率(PCE)达到最大值为8.05%。