云南师大王洪恩团队: 控制合成单晶硫化锑微管 ⇨ 高性能可见光探测

文摘   2024-10-17 13:12   北京  

研究背景

硫化锑 (Sb₂S₃) 是一种重要的半导体材料,其独特的物理化学性质和多样化的形貌设计使得其在光电以及光伏等领域展现出巨大的应用潜力。
单晶 Sb₂S₃ 微管具有中空的一维结构,该结构令其具备载流子定向传输能力和显著减少的晶界,从而显示出卓越的电荷传输性能。
然而,传统的湿化学制备方法往往难以控制合成单晶 Sb₂S₃ 微管的形貌和结构,这极大限制了其在光电探测领域的应用。

文章简介

近日,云南师范大学王洪恩研究员郑小璐博士带领研究团队通过引入乙二胺四乙酸 (EDTA) 作为结构导向剂,成功实现了单晶 Sb₂S₃ 微管的水热合成,探索了其形貌调控机制,并最终制备出基于该单晶 Sb₂S₃ 微管的高性能宽带可见光探测器。
  • Figure 1. Sb₂S₃ 表面模型及 EDTA 片段在不同晶面的吸附、Sb₂S₃ 单晶微管的形貌及微结构表征、基于单根 Sb₂S₃ 单晶微管的光电探测器件的主要性能

该工作通过优化合成条件,成功制备了形貌规整、结晶性良好的单晶 Sb₂S₃ 微管,并系统研究了其光电性能。密度泛函理论 (DFT) 计算证实,EDTA 分子会优先吸附在 Sb₂S₃ 的 (001) 晶面,从而引导 Sb₂S₃ 在 [001] 晶向上的择优生长,最终得到表面光滑、缺陷密度低的、具有合适带隙的 Sb₂S₃ 微管。研究结果表明,Sb₂S₃ 微管光滑平整的管状结构增强了光的吸收和电荷传输能力,基于 Sb₂S₃ 微管的光电探测器在可见光范围内表现出优异的光电响应特性,在 722 nm 单色光照射下具有高达 82.2 的开关比和 28.99 A/W 的最大响应度,其比探测率和量子效率也表现出色。

本研究不仅为系统设计和调控金属硫系/硒系半导体材料的合成提供了新颖见解,为单晶 Sb₂S₃ 微管在高性能光电探测技术中的应用提供了重要依据,也为未来光电材料的研究和发展提供了新的思路和方向。

该成果以 “Single-crystalline Sb₂S₃ microtubes for high-performance broadband visible photodetection” (《基于单晶硫化锑微管的高性能宽带可见光探测器》) 为题,发表在英国皇家化学会期刊 Journal of Materials Chemistry A 上,并入选为 hot article


论文信息

  • Single-crystalline Sb₂S₃ microtubes for high-performance broadband visible photodetection

    Shili Fu, Xiaohui Liu, Haoyun Dou, Rawaid Ali, Ao Zeng, Jiaxiu Man, Xiaolu Zheng* and Hong-En Wang*王洪恩,云南师范大学)

    J. Mater. Chem. A, 2024
    https://doi.org/10.1039/D4TA04573D

作者简介

付诗利 硕士研究生
云南师范大学
本文第一作者,云南师范大学物理与电子信息学院光学工程专业 2021 级硕士研究生,主要研究方向为硫化锑/铋化合物低维结构的水热法制备及其光电探测性能








郑小璐 讲师
云南师范大学
本文通讯作者,云南师范大学讲师。2014 年本科毕业于中南大学,2019 年博士毕业于武汉大学,2022 年博士后出站后加入云南师范大学物理与电子信息学院,主要研究领域是新型半导体能源材料及光电/光伏器件







王洪恩 研究员
云南师范大学

本文通讯作者,研究员,光学工程博士生导师,凝聚态物理硕士生导师,云南省光电信息技术重点实验室、可再生能源材料先进技术与制备教育部重点实验室成员。2003年本科毕业于太原理工大学,2007 年硕士毕业于中南大学,2012 年博士毕业于香港城市大学。2012.6-2019.12 就职于武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室任职副研究员,硕士生导师。2020.2 入职云南师范大学物理与电子信息学院。目前主要研究方向为光电、光伏、储能材料的制备、结构调控及其在能源与环境领域中的应用。

  • 个人网页:
    https://wdxy.ynnu.edu.cn/info/1080/1934.htm

期刊介绍

Materials with applications in energy & sustainability

rsc.li/materials-a

J. Mater. Chem. A

2-年影响因子*10.7
5-年影响因子*10.8
JCR 分区*Q1能源与燃料
Q1化学-物化
Q1材料-多学科
CiteScore 分19.5
中位一审周期30 


Journal of Materials Chemistry A和 报道材料化学各领域的高质量理论或实验研究工作。这三本期刊发表的论文侧重于报道对材料及其性质的新理解、材料的新应用以及材料合成的新方法。Journal of Materials Chemistry A和 的区别在于所报道材料的不同预期用途。粗略的划分是,Journal of Materials Chemistry A 报道材料在能源和可持续性方面的应用,Journal of Materials Chemistry B 报道材料在生物学和医学方面的应用,Journal of Materials Chemistry C 报道材料在光学、磁学和电子设备方面的应用。

Editor-in-Chief
  • Anders Hagfeldt
    🇸🇪 乌普萨拉大学

Scientific editors
  • Sofia Calero
    🇳🇱 埃因霍芬理工大学

  • Serena Cussen
    🇮🇪 都柏林大学学院

  • Frank Osterloh
    🇺🇸 加州大学戴维斯分校

  • Xiaowei Zhan (占肖卫)
    🇨🇳 北京大学

Associate editors

  • Veronica Augustyn
    🇺🇸 北卡罗来纳州立大学

  • Viola Birss
    🇨🇦 卡尔加里大学

  • Ghim Wei Ho (何锦韦)
    🇸🇬 新加坡国立大学

  • Yun Jeong Hwang
    🇰🇷 首尔国立大学

  • Kisuk Kang
    🇰🇷 首尔国立大学

  • Subrata Kundu
    🇮🇳 中央电化学研究所(CSIR-CECRI)

  • Dan Li (李丹)
    🇨🇳 暨南大学

  • Yi-Chun Lu (卢怡君)
    🇨🇳🇭🇰 香港中文大学

  • Jennifer Rupp
    🇩🇪 慕尼黑工业大学

  • Miriam Unterlass
    🇩🇪 康斯坦茨大学

  • Lydia Helena Wong
    🇸🇬 南洋理工大学

  • Li-Zhu Wu (吴骊珠)
    🇨🇳 中科院理化所

  • Yusuke Yamauchi
    🇦🇺 昆士兰大学

  • Zhen Zhou (周震)
    🇨🇳 南开大学

* 2023 Journal Citation Reports (Clarivate, 2024)
 CiteScore 2023 by Elsevier
 中位数,仅统计进入同行评审阶段的稿件






欢迎联系我们发布论文报道
📧 RSCChina@rsc.org

点击下方「阅读原文」查看

↓↓↓

RSC Materials Science
英国皇家化学会材料期刊公众号,欢迎关注
 最新文章