蘇州納米所康黎星等JACS：碳納米管內(nèi)嵌異質結的光電應用研究取得新進展
一維范德華異質結構為新型納米器件的設計和制備提供了新的思路和可能性，深入了解一維范德華異質結構的電子轉移機制和應用一直是一個重大挑戰(zhàn)。針對以上科學問題，中國科學院蘇州納米所康黎星團隊驗證了由單壁碳納米管封裝碘化鉛高質量一維異質結構的穩(wěn)定形成，并詳細闡明了其層間電子轉移行為機制。此外，利用上述機制，設計了具有出色光電流和開關比的自供電光電探測器。
研究者通過球差校正透射電子顯微鏡證實了單壁碳納米管封裝碘化鉛異質結構的大規(guī)模連續(xù)形成。通過光譜技術對異質結構的電子結構進行了表征。電化學測試結果證實了一維碘化鉛在碳納米管的保護下的持久穩(wěn)定性。研究者進一步設計了一種高度穩(wěn)定的自供電光電探測器，具有出色的光電流和開關比。該器件的在靈敏度和穩(wěn)定性等方面也同樣表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。隨后，通過開爾文探針力顯微鏡測試，闡明了這種異質結構獨特的電子轉移行為，填充后碳納米管的平均表面電位降低了80.6 mV。
圖1. 單壁碳納米管封裝碘化鉛一維范德華異質結的結構表征。
單壁碳納米管封裝碘化鉛異質結構對于自供電光電探測器的構建至關重要，這歸因于碘化鉛的強空穴摻雜。紫外光為分離電子-空穴對提供了額外的驅動力，增強了主體和客體材料之間的電荷轉移，并在與氮化鎵相互作用時產(chǎn)生強大的內(nèi)建電場。
圖2. 單壁碳納米管封裝碘化鉛異質結電子傳輸機制。
基于對單壁碳納米管封裝碘化鉛異質結構的研究，未來的研究方向包括對異質結構進行更廣泛的探索，開發(fā)新型光電器件，如光電探測器、高效光伏電池、傳感器和神經(jīng)形態(tài)器件等，以開拓內(nèi)嵌碳納米管新的應用領域。
相關工作以Interfacial Electron Transfer in PbI2@Single-Walled Carbon Nanotube van der Waals Heterostructures for High-Stability Self-Powered Photodetectors為題發(fā)表在Journal of the American Chemical Society上，中國科學院蘇州納米所碩士生滕宇，常熟理工學院張勇副教授和中國科學院蘇州納米所碩士生謝筱萱和常熟理工學院的張勇副教授為論文共同第一作者。中國科學院蘇州納米所康黎星研究員、復旦大學方曉生教授和中國科學院蘇州納米所李清文研究員和復旦大學方曉生教授為共同通訊作者。該研究獲得了國家自然科學基金、江蘇省青年基金等項目的支持。
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