有机-无机复合钙钛矿单晶材料的研究进展

由于具有可调谐的光学带隙、较高的载流子迁移率、高外量子效率、较长的载流子寿命和载流子扩散长度等优点,新型有机-无机复合钙钛矿材料在太阳能电池、光电探测器、LED等光电领域展现出潜在的应用优势。自2009年第一块钙钛矿太阳能电池获得了3.8%的光电转换效率以来,钙钛矿材料成为世界范围内研究的热点。根据近年来钙钛矿材料的发展历程,概述了钙钛矿单晶材料从含Pb到无Pb(包含Sn-基、Ge-基无铅钙钛矿材料、类钙钛矿材料以及双钙钛矿材料)的发展历程和主要应用领域。     

硒化铅量子点/石墨烯可见光敏晶体管的研究

石墨烯晶体管以其高载流子迁移率和宽波长范围光吸收在光探测方面得到了广泛研究.然而石墨烯极低的光吸收率限制了其响应灵敏度.以溶液法用氧化铅、硒粉、TOP为反应物一步合成硒化铅量子点,与湿法转移的单层铜基底石墨烯复合,制备硒化铅量子点/石墨烯光敏晶体管,利用石墨烯的高迁移率和量子点对光的高吸收效率提高晶体管的光响应,测试表明晶体管对波长370 895 nm范围内的光均有良好响应,在波长540 nm光强0.528μW/cm~2下的响应率达到了10~6A/W.     

Ag纳米颗粒局域表面等离子体共振增强CsPbBr3纳米片光电探测器性能研究

采用热注入法,通过添加短链配体辛酸和辛胺制备金属卤化物钙钛矿CsPbBr_3纳米片,引入AgBr作为Ag前驱体,通过光照还原合成Ag@CsPbBr_3复合纳米片,组装Au/CsPbBr_3/Au和Au/Ag@CsPbBr_3/Au光电导型探测器.研究发现,探测器对520 nm可见光具有良好的探测性能,在Ag纳米颗粒局域表面等离子体共振效应的作用下,探测器响应度由198.6μA/W增至240.3μA/W,增幅达21%.该探测器在520 nm波段光电响应良好,在未来的可见光通信中具有重要的应用前景.     

低噪声、宽谱响应的碳纳米管薄膜-石墨烯复合光探测器

采用高纯半导体碳纳米管薄膜和石墨烯构建复合结构光探测器, 研究其光电响应特性。结果表明, 在光照下, 顶层石墨烯中的光生载流子通过碳纳米管与石墨烯之间薄的非晶硅层, 隧穿至底层的碳纳米管薄膜中, 在非晶硅层两侧分别富集电子和空穴, 形成光致栅压(Photogating), 有效地改变了碳纳米管薄膜晶体管的电流。器件在可见光(633 nm)条件下得到响应度为83 mA/W, 并在近红外波段范围内仍保持好的光响应特性。由于石墨烯具有宽谱光吸收特性, 半导体碳纳米管薄膜晶体管具有小的暗电流, 碳纳米管–石墨烯复合光探测器发挥了两种材料的优势, 为今后高性能宽谱光电探测器的制备奠定了基础。     

表面配体辅助CsPbBr3无机钙钛矿纳米片尺寸与 光学性能调控研究

采用高温热注射法,通过改变辛酸和辛胺等短链配体与油酸和油胺等长链配体的摩尔比X,制备CsPbBr_3无机钙钛矿纳米片.利用透射电子显微镜(TEM),X线衍射仪(XRD),紫外-可见分光光度计(UV)和荧光光度计(PL)对CsPbBr_3纳米片形貌、晶相和光学性能进行表征.分析发现改变X从0.33～0.65变化时,可以有效调控CsPbBr_3纳米片的横向尺寸在290～2 840 nm之间变化.CsPbBr_3纳米片对小于510 nm的光具有较强的吸收,并且横向尺寸越大,对应的吸收峰越高,同时在520 nm处表现出较窄的荧光发射峰,半高宽为17 nm.上述结果分析表明,通过改变短链配体与长链配体的摩尔比X能有效调控纳米片的尺寸,且大尺寸的CsPbBr_3无机钙钛矿纳米片在未来的光电探测器等器件领域具有重要应用前景.     

CH3NH3PbI3钙钛矿光电探测器的短脉冲光电响应

以Nd:YAG纳秒脉冲激光器的2倍频输出(532 nm)作为激发光源,比较了1步法、2步法制备钙钛矿光电探测器对ns量级短脉冲激光的光电响应.结果表明,2种钙钛矿光电探测器的上升沿响应时间相当,为20～ 25 ns,且随着探测器的性能退化,上升沿响应时间基本保持不变;在灵敏度方面,2步法CH3NH3PbI3钙钛矿光电探测器能够在更大入射能量范围内保持线性响应,且在低能入射条件下具有更佳的光电转换效率;在光电转换效率的长时间稳定性方面,1步法CH3NH3PbI3钙钛矿光电探测器优于2步法CH3NH3PbI3钙钛矿光电探测器.所得结果既有助于钙钛矿光电探测器的光电转换行为表征,也有利于拓展钙钛矿光电探测器的应用范围.     

有机-无机混合阳离子钙钛矿发光二极管研究进展

 有机-无机杂化钙钛矿具有制备方便、光学带隙可调、电荷传输性能优异等特性,正成为新一代革命性的半导体光电材料。随着研究的不断发展,钙钛矿材料的量子产率已经超过90%。材料合成的快速发展促进了其在光电子器件上的应用,包括太阳能电池、发光二极管、光电探测器和晶体管等。本文回顾了有机-无机混合阳离子钙钛矿发光二极管的最新研究进展,包括材料晶体结构、纳米晶合成过程、器件制备及其光电特性表征。有机-无机混合阳离子为高量子产率钙钛矿纳米晶的合成开辟了一种新的途径,同时也为制备高亮度、高效率发光二极管器件提供了新的思路。     

全无机铅卤钙钛矿量子点高效发光及其机理

正近年来,有机-无机杂化钙钛矿(CH_3NH_3PbX_3,X=Cl,Br,I)材料以其成本低、载流子迁移率高、光吸收系数大等优点成为太阳能电池领域的研究热点,2009年以来其光电转换效率从不到4%迅速提升到了22.1%.然而,环境稳定性和热稳定性差等问题制约了有机-无机杂化钙钛矿在太阳能领域的应用.就稳定性而言,全无机钙钛矿(CsPbX_3,X=Cl,Br,I)具有     

CsPbX_3(X=Cl,Br,I)/PS复合薄膜制备及荧光性能研究

采用高温热注射法制备CsPbX_3(X=Cl,Br,I)无机钙钛矿量子点,利用透射电子显微镜(TEM),X线衍射仪(XRD),紫外-可见分光光度计(UV)和荧光光度计(PL)对CsPbX_3(X=Cl,Br,I)量子点形貌,晶相和光学性能进行表征分析.再使用离子交换法制备出可见光区域为417 714 nm波段的荧光量子点,取该波段量子点与聚苯乙烯甲苯溶液混合,采用滴涂法得到CsPbX_3(X=Cl,Br,I)/聚苯乙烯复合薄膜,通过对复合薄膜荧光性能的研究,发现与聚苯乙烯的复合能大大提高CsPbX_3(X=Cl,Br,I)无机钙钛矿量子点的荧光稳定性.     

CsPbI3量子点在不同极性溶剂的光学特性

全无机钙钛矿CsPbI₃量子点具有发射谱线窄、荧光量子产率高和稳定性强等特点,在红光LEDs和新型太阳电池领域具有广阔的应用前景.本文通过热注入法在正己烷溶剂中合成了CsPbI₃ 量子点, 并对其结构和光学特性进行表征,结果表明,量子点主要的发光机制是量子限制区自由激子复合.通过改变溶剂的种类(正己烷、甲苯、乙酸乙酯、乙酸甲酯)对量子点的光学特性进行了调整,研究发现随着溶剂极性的增加,发光峰位从615 nm红移至660 nm,这是因为极性溶剂对量子点表面具有修饰作用,通过改变溶液极性实现CsPbI₃量子点发光峰位调节的条件为制备波长可调的光电器件提供了一定的实验参考.     

Ga1-xAlxN/GaN量子点红外吸收谱

用有效质量理论对Ga1_xAlxN/GaN量子点的红外吸收谱进行研究.采用差分方法求解量子点的薛定谔方程,给出量子点的导带子带能谱.计算发现量子点的基态束缚能随Al分数x的增加而增大,随其半径的增大而减小.计算量子点的吸收系数发现,量子点的体积大小严格控制着它的光子吸收特征,量子点半径变小时,其吸收峰发生蓝移,相应吸收峰的峰值也就越大,研究结果对于设计高性能的红外光电探测器和激光器具有指导意义的.     

石墨烯量子点对对苯二酚的检测

以柠檬酸为碳源,采用一步熔融法制备了石墨烯量子点,通过红外光谱、紫外-可见吸收光谱、荧光光谱对其光学性能进行表征,同时考察了石墨烯量子点耐光漂白能力和抗盐性. 该石墨烯量子点可应用于对苯二酚的检测,其荧光强度与对苯二酚浓度成良好的线性关系(R²=0.979),方法的检测限为3.1 nmol·L^-1, 线性范围为1.0×10^-7~5.0×10^-6 mol·L^-1.     

Top-gated graphene field-effect transistors on SiC substrates

We report on a demonstration of top-gated graphene field-effect transistors(FETs) fabricated on epitaxial SiC substrate.Composite stacks,benzocyclobutene and atomic layer deposition Al2O3,are used as the gate dielectrics to maintain intrinsic carrier mobility of graphene.All graphene FETs exhibit n-type transistor characteristics and the drain current is nearly linear dependence on gate and drain voltages.Despite a low field-effect mobility of 40 cm2/(V s),a maximum cutoff frequency of 4.6 GHz and a maximum oscillation frequency of 1.5 GHz were obtained for the graphene devices with a gate length of 1 μm.     

石墨烯-碳量子点复合材料的电化学性能研究

采用Hummers法和水热法,制备石墨烯和碳量子点溶液作为前驱体,然后通过一步煅烧法制得石墨烯-碳量子点复合材料。借助SEM、UV-Vis、FTIR等手段,对样品的形貌和结构进行表征;利用循环伏安法(CV)、差分脉冲伏安法(DPV)及恒流充放电循环测试等,重点考察了样品的电化学性能。结果表明,在石墨烯表面负载碳量子点可增加材料的比表面积并改善其机械性能,由于活性位点的增加,所制石墨烯-碳量子点复合电极具有较好的可逆性及电化学活性;在检测不同浓度双氧水时,复合电极的灵敏度为纯石墨烯电极的1.4倍左右;石墨烯-碳量子点复合材料作为锂离子电池负极使用时,与纯石墨烯材料相比具有更好的循环稳定性,且容量保持率提高了1.67倍。     

基于石墨烯复合薄膜的等离激元传感研究进展

 做为由单层碳原子紧密堆积而成的六边形蜂窝状二维晶体,石墨烯具有高载流子迁移率、良好的生物兼容性和优异的化学稳定性。本文简要综述了石墨烯-金属纳米粒子复合薄膜在表面增强拉曼散射研究进展,以及石墨烯等离激元的激发方式和传感性能。在可见光波段,石墨烯和金属纳米粒子之间的耦合使复合薄膜具有强的光学吸收和局域电场增强,从而使复合薄膜可以作为高灵敏的表面增强拉曼基底。在中红外波段,除可以利用石墨烯微纳结构激发等离激元,还可以对介电基底进行微纳加工利用波导模式激发,使得石墨烯等离激元可能用于折射率传感。讨论了石墨烯基复合薄膜研究过程中面临的机遇和挑战,展望了其在表面增强拉曼和传感方面的应用前景。     

水中痕量重金属离子的碳量子点荧光传感器检测法研究新进展

碳量子点具有优良的荧光特性、制备简单、成本低廉、毒性低、性能稳定和生物相容性好等优点,在荧光传感器方面展现出良好的应用前景,在金属离子检测和生化分析等领域引起了广泛关注。本文综述了碳量子点的制备方法及近5年碳量子点荧光传感器在检测水中痕量重金属离子方面的最新进展,并对碳量子点荧光传感器目前面临的挑战和今后的发展趋势进行了展望,以期为该领域的深入研究提供参考和借鉴。     

半导体发光Ag_2S量子点合成及应用

近年来窄带隙溶胶半导体纳米晶引起人们极大关注,该类纳米晶在光学、电学、生物医疗、材料科学等其他领域有着非常重要的应用.大量研究证实了Ag_2S量子点具有许多优异性能,比如:近红外荧光发射、低毒性、荧光量子效率高、稳定性好、成本低和合成设备简单.与传统的量子点(含有重金属Cd,Hg,Pb元素)相比,近红外发光的Ag_2S量子点避免了重金属离子本身固有的毒性,并且因其具有低毒性被用在生物医疗中.在本文中详细讨论了半导体发光Ag_2S量子点的性质、晶体结构和合成方法,并对Ag_2S量子点的生物相容性评价方法以及在生命科学领域的应用进行了阐述.     

石墨烯量子点用于修复石墨烯结构缺陷及其薄膜导热性能研究

为解决GO制备过程中,不可避免引入的石墨烯拓扑结构缺陷对热传递性能的显著影响,研究采用石墨烯量子点(GQDs)作为外部碳源,通过在高温条件下修复石墨烯中的拓扑结构缺陷,制备出了自支撑的石墨化–氧化石墨烯/石墨烯量子点(g-GO/GQDs)散热薄膜。与原始的gGO膜相比,g-GO/GQDs薄膜的面内热导率提高了22.1%,达到739.04 W/(m·K)。通过进一步的薄膜结构分析,发现其热导率的提高可归因于石墨化过程中sp2碳晶格域的恢复和形成。石墨烯导热薄膜的散热性能研究表明,该研究结果可有效提高石墨烯薄膜的散热效果,为制备高性能散热薄膜提供了新思路。