北理工摻雜半導(dǎo)體納米晶及能源化學(xué)應(yīng)用研究取得進(jìn)展
發(fā)布日期：2017-10-09 供稿：材料學(xué)院 攝影：材料學(xué)院
編輯：趙汗青 審核：張青山 閱讀次數(shù)：
Journal of Physical Chemistry Letters雜志邀請(qǐng)北理工研究團(tuán)隊(duì)撰寫半導(dǎo)體（II-VI族，III-V族）納米結(jié)構(gòu)中取代性異價(jià)摻雜的Perspective封面論文。
半導(dǎo)體之所以能被廣泛應(yīng)用在光電產(chǎn)品世界中，憑借的就是在其晶格中植入雜質(zhì)改變其電性，調(diào)控半導(dǎo)體納米晶體的光、電、磁性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)高效率發(fā)光器件、太陽能電池、自旋電子器件等新型光電子器件的應(yīng)用。要實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體納米晶的廣泛應(yīng)用，必須解決摻雜問題。
北京理工大學(xué)材料學(xué)院張加濤研究團(tuán)隊(duì)近三年，利用TBP、PPh3等膦配體引發(fā)的被摻雜離子的非晶半導(dǎo)體納米顆粒與主體半導(dǎo)體陽離子之間的離子交換反應(yīng)，調(diào)控其反應(yīng)的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)過程，實(shí)現(xiàn)被摻雜離子在半導(dǎo)體納米晶（II-VI族等）中的深度位置的，異價(jià)取代性摻雜。實(shí)現(xiàn)了Ag+，Cu+離子在CdS，CdSe,以及CdSSe等半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)（量子點(diǎn)，納米片，2D薄膜）中的深度取代性摻雜及可控的摻雜濃度。一方面，實(shí)現(xiàn)了II-VI半導(dǎo)體量子點(diǎn)中穩(wěn)定、高效的摻雜發(fā)光（絕對(duì)量子產(chǎn)率可達(dá)50%以上，穩(wěn)定1年以上），有效避免了“自清潔”引起的摻雜發(fā)光不穩(wěn)定性；另一方面，利用Ag+，Cu+的異質(zhì)取代性摻雜，實(shí)現(xiàn)了p型，n型II-VI族量子點(diǎn)的制備及摻雜能級(jí)調(diào)控。此種摻雜發(fā)光有較大的Stokes位移（0.7 eV 以上）。利用原位甲基丙烯酸甲酯（MMA）配體交換，實(shí)現(xiàn)了這些摻雜納米晶在有機(jī)玻璃里的厘米級(jí)宏觀尺寸的均勻分散，進(jìn)一步增大了Stokes位移（0.85 eV 以上），實(shí)現(xiàn)了優(yōu)良的熒光聚集（Luminescence Solar Concentrator， LSC）性能。這些研究成果陸續(xù)發(fā)表在頂級(jí)SCI期刊《德國應(yīng)用化學(xué)》（Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54，3683-3687）、《先進(jìn)材料》 （Adv. Mater. 2015, 27，2753-2761）、《NPG亞洲材料》（NPG Asian Mater. (2015) 7, e152; doi:10.1038/am.2014.120）以及美國《物理化學(xué)C》雜志上（J. Phys. Chem. C 2017, 121, 6152?6159）上。
Angew. Chem. Int. Ed.雜志發(fā)表了張加濤研究團(tuán)隊(duì)配位離子反應(yīng)方法制備摻雜納米晶的新原理、新方法。
Adv. Mater.雜志發(fā)表了張加濤研究團(tuán)隊(duì)制備摻雜納米晶的摻雜發(fā)光、摻雜能級(jí)調(diào)控新性能。
鑒于本研究團(tuán)隊(duì)在此領(lǐng)域的原創(chuàng)性研究進(jìn)展，《美國物理化學(xué)快報(bào)》（Journal of Physical Chemistry Letters）雜志邀請(qǐng)張加濤教授撰寫了題目為“Heterovalent doping in Colloidal Semiconductor Nanocrystals: Cation Exchange-Enabled New Accesses to Tuning Dopant Luminescence and Electronic Impurities”的Perspective論文（J. Phys. Chem. Lett. 2017, 8, 4943?4953）。并以封面和視頻形式被美國化學(xué)會(huì)網(wǎng)站進(jìn)行了專題報(bào)道。
異價(jià)摻雜半導(dǎo)體納米晶的應(yīng)用展望（Jiatao Zhang*, Perspective, J. Phys. Chem. Lett. 2017, 8, 4943.）。
該研究得到了國家自然科學(xué)基金委重大集成項(xiàng)目(91323301) ，“優(yōu)秀青年基金”(21322105) ，面上項(xiàng)目(51372025)，以及重點(diǎn)項(xiàng)目(51631001)的資助。
相關(guān)論文發(fā)表鏈接： J. Phys. Chem. Lett.的Perspective論文鏈接： http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.jpclett.7b00351 Angew. Chem. Int. Ed.論文鏈接： http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201410053/full Advanced Materials論文鏈接： http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201500247/full NPG Asia Materials論文鏈接： http://www.nature.com/am/journal/v7/n1/full/am2014120a.html?foxtrotcallback=true J. Phys. Chem. C 論文鏈接： http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jpcc.7b00207
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