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

【文章來源】：化工管理. 2020,(18)

【文章頁數(shù)】：2 頁

【部分圖文】：

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

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

【參考文獻】：
期刊論文
[1]太陽能電池材料CuInS2的研究現(xiàn)狀[J]. 湯會香,嚴密,張輝,楊德仁.  材料導報. 2002(08)



本文編號：3542726