量子点/二维过渡金属硫化物杂化，提高材料紫外光吸收及发光特性
日期：
2025-02-24
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韩国成均馆大学的Jeongyong Kim教授团队通过二维量子点杂化单层WS2，提高了材料的紫外光吸收及发光特性。与原始的单层WS2薄片相比，在300 nm波长的紫外光激发条件下，单层WS2薄片/Ti2N MQD杂化材料和单层WS2薄片/GCNQDs杂化材料的最大光发射强度分别提高了15倍和11倍。二维过渡金属硫化物因具有独特的理化性质，例如带隙和电子迁移率可调、优异的化学稳定性、环境友好等，在光电探测器、太阳能电池等领域具有广阔的应用前景。此外，单层WS2(1L-WS2)等材料厚度为数个原子的量级，具有非常有趣的电子和光学特性，因而还吸引了柔性电子、光电显示等研究领域的广泛关注。然而，二维过渡金属硫化物也存在一定的局限性，例如光吸收能力弱（尤其在紫外光范围），这影响了其在紫外发光二极管、传感器和光电探测器等方面的应用。量子点材料在与二维材料进行集成时，可以有效地吸收紫外波段的光子能量，并将其转化为可见光。因此，量子点/二维材料杂化逐渐成为紫外波段光电应用中的潜在方案。近期，来自韩国成均馆大学的Jeongyong Kim教授团队在Opto-Electronic Advances 2024年第6期发表了题为“Highly enhanced UV absorption and light emission of monolayer WS2?through hybridization with Ti2N MXene quantum dots and g-C3N4?quantum dots”的封面文章。该研究通过二维量子点杂化单层WS2，提高了材料的紫外光吸收及发光特性。研究团队开发了一套先进的化学制备工艺，合成了两种兼具环境友好和紫外光高吸收特性的量子点材料：具有均匀尺寸和分散性的氮化钛MXene (Ti2N MQDs)和石墨氮化碳 (GCNQDs) ；随后将WS2块体材料加工成单层WS2薄片，并沉积在分散的量子点上。测试结果表明，由于二维材料与量子点材料之间的能量转移，当单层WS2薄片与Ti2N MQDs或GCNQDs杂化时，其紫外光吸收和发光特性得到显著增强。与原始的单层WS2薄片相比，在300 nm波长的紫外光激发条件下，单层WS2薄片/Ti2N MQD杂化材料和单层WS2薄片/GCNQDs杂化材料的最大光发射强度分别提高了15倍和11倍。该成果为攻克基于单层WS2材料的紫外光电子器件及生物医学应用技术瓶颈奠定了基础。
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