考慮到帶電激子的調(diào)控對二維過渡金屬硫化物的光學(xué)和電學(xué)性能的重要作用,文章對CuInS₂量子點(diǎn)進(jìn)行雙摻雜處理,研究了量子點(diǎn)摻雜前后對單層WS₂光學(xué)與電學(xué)性能的調(diào)控規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn),摻雜后的量子點(diǎn)由于存在額外的施主缺陷對單層WS₂的帶電激子的調(diào)控能力更強(qiáng)。 

【文章來源】：化工管理. 2020,(18)

【文章頁數(shù)】：2 頁

【部分圖文】：

CuInS2量子點(diǎn)與Al,Zn雙摻雜量子點(diǎn)的XRD圖（a);XPS全譜圖（b）；室溫PL(c);CuInS2量子點(diǎn)（d）與Al,Zn雙摻雜量子點(diǎn)（e）的低分辨、高分辨TEM圖以及尺寸統(tǒng)計(jì)分布圖

兩種量子點(diǎn)的XRD（圖1 a）都展現(xiàn)出四方晶系結(jié)構(gòu)，具有明顯的對應(yīng)于（112）、（200）、（204）、（116）、（400）、（316）和（424）的晶面峰，而沒有形成Al、Zn基復(fù)合物相關(guān)的峰位，說明沒有形成混合相。為了證明摻雜元素的存在，對兩種量子點(diǎn)進(jìn)行了XPS分析（圖2 b），從XPS全譜可證實(shí)摻雜量子點(diǎn)中Al和Zn元素的存在。我們同時(shí)還對兩種量子點(diǎn)進(jìn)行了透射分析（圖2 d,e），兩種量子點(diǎn)展現(xiàn)出均勻尺寸分布，高分辨晶面間距與（112）面是對應(yīng)的，從而證實(shí)了兩種量子點(diǎn)的物象結(jié)構(gòu)。根據(jù)圖1 c發(fā)現(xiàn)，由于摻雜量子點(diǎn)表面較少的表面態(tài)以及存在的金屬缺陷，使得在室溫條件下?lián)诫s量子點(diǎn)展現(xiàn)出比單一量子點(diǎn)更高的PL強(qiáng)度與更寬的光吸收范圍。我們分析了兩種量子點(diǎn)對單層WS2 PL強(qiáng)度以及帶電激子的影響。圖2 a可知WS2的PL強(qiáng)度在負(fù)載CuInS2量子點(diǎn)后發(fā)生了巨大的下降。通過分峰發(fā)現(xiàn)，負(fù)載CuInS2量子點(diǎn)后，帶電激子所占的比例有了很大的提升。我們還對CuInS2量子點(diǎn)的厚度進(jìn)行了調(diào)控，發(fā)現(xiàn)隨著量子點(diǎn)厚度由2.3nm變換至12.7nm時(shí)，復(fù)合物中WS2的帶電激子增加率由0.453增大到2.327，如圖2 b所示。而對摻雜的CuInS2量子點(diǎn)與WS2組成的復(fù)合物而言，負(fù)載摻雜的量子點(diǎn)后，WS2的PL強(qiáng)度也發(fā)生了顯著的下降（圖2 c）。但是，復(fù)合物中WS2的帶電激子的增加率有1.174升至5.462（圖2 d）。我們發(fā)現(xiàn)，兩種量子點(diǎn)引起的帶電子激子的變化趨勢是一致的，揭示了量子點(diǎn)厚度對帶電激子調(diào)控的重要作用。特別地，雙摻雜的量子點(diǎn)所引起的帶電激子的變化率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于未摻雜的CuInS2量子點(diǎn)，揭示了摻雜量子點(diǎn)較高的調(diào)控帶電激子的能力。為了分析量子點(diǎn)對WS2光學(xué)性能的調(diào)控機(jī)制，我們對兩種復(fù)合物繪制了能帶示意圖，如圖3 e。兩種量子點(diǎn)對WS2的帶電激子的調(diào)控作用都可以歸功于電子摻雜效應(yīng)，意味著量子點(diǎn)能夠提供額外的電子與單層WS2中的電子空穴對進(jìn)行結(jié)合，將中性激子轉(zhuǎn)化為帶電的激子。針對較高調(diào)控能力的雙摻雜的量子點(diǎn)而言，證明這種摻雜量子點(diǎn)由于摻雜施主缺陷的存在能夠提供更多額外的電子轉(zhuǎn)移至WS2，形成更多的帶電激子。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]太陽能電池材料CuInS2的研究現(xiàn)狀[J]. 湯會(huì)香,嚴(yán)密,張輝,楊德仁.  材料導(dǎo)報(bào). 2002(08)



本文編號(hào)：3542726