В двух просто изданных газетах ученые из Брукхевенской Национальной лаборатории американского Министерства энергетики, Каменного Университета Ручья и Университета Небраски описывают один такой подход, который комбинирует превосходные получающие свет свойства квантовых точек с настраиваемой электрической проводимостью слоистого оловянного двусернистого полупроводника. Гибридный материал показал увеличенные получающие свет свойства посредством поглощения света квантовыми точками, и их энергия переходят к оловянному дисульфиду, и в лабораторных испытаниях и, когда включено в электронные устройства.
Исследование прокладывает путь к использованию этих материалов в оптикоэлектронных заявлениях, таких как гелиотехника сбора и преобразования побочной энергии, светочувствительные датчики и светодиоды (светодиоды).По словам Миркеи Котлета, физического химика, который привел эту работу над Центром Brookhaven Lab Функциональных Наноматериалов (CFN), Офисом САМКИ Научного Пользовательского Средства, «Двумерный металл dichalcogenides как оловянный дисульфид имеют некоторые многообещающие свойства для преобразования солнечной энергии и приложений фотодатчика, включая высокий формат изображения поверхности к объему. Но ни у какого полупроводника нет всего этого. Эти материалы очень тонкие, и они – поглотители слабого света.
Таким образом, мы пытались смешать их с другими наноматериалами как легко абсорбирующие квантовые точки, чтобы улучшить их работу посредством энергетической передачи».Одна работа, просто опубликованная в журнале ACS Nano, описывает фундаментальное исследование гибридного квантового двусернистого материала точки/олова отдельно.
Работа анализирует, как легкий волнует квантовые точки (сделанный из ядра селенида кадмия, окруженного цинковой раковиной сульфида), которые тогда передают поглощенную энергию слоям соседнего оловянного дисульфида.«Мы придумали интересный подход, чтобы отличить энергетическую передачу от передачи обвинения, двух общих типов взаимодействий, способствовавших при свете в таких гибридах», сказал Прэхлэд Рут, аспирант из Каменного Университета Ручья, работающего с Cotlet и co-first автором Нано статьи ACS. «Мы делаем эту использующую единственную нанокристаллическую спектроскопию, чтобы посмотреть на то, как отдельные квантовые точки мигают, взаимодействуя с подобным листу оловянным дисульфидом.
Этот прямой метод может оценить, взаимодействуют ли компоненты в таких полупроводниковых гибридах или энергией или передачей обвинения».Исследователи нашли, что уровень для неизлучающей энергии переходит от отдельных квантовых точек до оловянных двусернистых увеличений с растущим числом оловянных двусернистых слоев.
Но работы в лабораторных испытаниях не достаточно, чтобы доказать достоинства потенциально новых материалов. Таким образом, ученые включили гибридный материал в электронное устройство, фото транзистор эффекта области, тип датчика фотона, обычно используемого для легких приложений ощущения.Как описано в работе, опубликованной онлайн 24 марта в Прикладных Письмах о Физике, гибридный материал существенно увеличил исполнение заканчивающегося к транзисторам «фото эффекта области» в ответе фототока (преобразование света к электрическому току), который был на 500 процентов лучше, чем транзисторы, сделанные с одним только оловянным двусернистым материалом.
«Этот вид энергетической передачи – ключевой процесс, который позволяет фотосинтез по своей природе», сказал Чан-Ён Нам, материаловед из Центра Функциональных Наноматериалов и co-corresponding автора статьи языка АПЛ. «Исследователи пытались подражать этому принципу в получающих свет электрических устройствах, но это было трудно особенно для новых материальных систем, таких как оловянный дисульфид, который мы изучили. Наше устройство демонстрирует исполнительные преимущества, осознанные и при помощи энергетических процессов переноса и при помощи новых низко-размерных материалов».
Cotlet завершает, «Идея ‘лакировать’ двумерные слоистые материалы с квантом усеивает, чтобы увеличить их легкое абсорбирующее имущественное выставочное обещание для проектирования лучших солнечных батарей и фотодатчиков».Сотрудники Former Brookhaven Lab Хойдун Цзан, Хуан Юань, Ила Саттер, и Питер Саттер, и Цзя-Шян Ван, Каменный Университетский аспирант Ручья с работой с Cotlet, также способствовали этой работе.
Исследование финансировалось Офисом САМКИ Науки.