교대 초박형 Ti0.91의 광학적 특성 O2 층별(LBL) 조립 기술로 설계된 나노시트 및 CdS 나노입자 하이브리드 구형 구조를 조사합니다. 하이브리드 구형 구조에 대한 광발광(PL) 스펙트럼 측정에서 스펙트럼 이동 형광 방출이 이 새로운 하이브리드 재료에서 발생합니다. 시간 분해 PL 측정은 Ti0.91에 비해 3.75ns의 현저하게 증가된 PL 수명을 나타냅니다. O2 구체 또는 CdS 나노 입자. 새로운 결과는 Ti0.91 사이의 새로운 유형 II 간접 광학 전이 메커니즘으로 인한 향상된 전자-정공 분리에 기인합니다. O2 및 CdS를 전하 분리 구성으로 제공합니다.
<섹션 데이터-제목="배경">반도체 복합 나노구조는 태양광 응용 및 기타 광전자 장치를 위한 전도대와 가전자대의 최적 조립으로 인해 더 많은 관심을 받고 있습니다[1,2,3,4]. II형 반도체 복합 나노구조에서 전자와 정공의 공간적 분리는 광원[5, 6], 레이저[7,8,9], 광전지 장치 [10, 11]. 유형 II 복합 나노구조에서 간접 광학 전이(IOT) 효과에 대한 많은 연구가 지난 몇 년 동안 보고되었습니다. 예를 들어, 그래핀 옥사이드와 TiO2를 포함하는 초박형 하이브리드 구형 나노구조에서 IOT 현상이 보고되었습니다. 나노시트[12] 또는 결합된 양자점 시스템[13]. 최근 몇 년 동안 TiO2 광촉매 및 태양 전지에 사용하기 위한 뛰어난 광학적 특성으로 인해 널리 연구되고 있는 중요한 광학 재료이지만 TiO2의 밴드갭(3.2 eV)이 넓습니다. UV 영역에서 광촉매 특성을 제한합니다. 가시광선 영역의 광학 활성을 광범위하게 활용하기 위해 TiO2의 표면 양자점으로 코팅된 나노시트는 염료감응 태양전지의 우수한 대안으로 조사되었다[14,15,16,17,18]. 특히 중요한 것은 TiO2의 복합 시스템입니다. CdS 양자점(QD)과 결합된 나노시트는 적절한 밴드갭(2.4eV)과 우수한 광학 특성으로 인해 다양한 응용 분야에서 널리 연구되었습니다[19,20,21]. 이러한 기능을 결합한 TiO2 /CdS 하이브리드 구조는 최근 독특한 시스템으로 강조되었습니다[22,23,24,25,26]. 또한, TiO2로 코팅된 CdS 나노 입자 나노시트는 광학 활성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 지금까지 엑시톤 분리 및 캐리어 추출은 고효율 물질 감응 태양 전지를 달성하는 주요 병목 현상입니다. 그러나 TiO2 기반 광여기 캐리어 역학에 대한 기본 연구 /CdS 하이브리드 구체는 제한됩니다. 따라서 교대 Ti0.91로 구성된 복합 나노구조의 광발광(PL) 특성 및 시간 분해 PL 붕괴 O2 나노시트와 CdS 나노입자가 이 논문에서 조사되었다. PL 스펙트럼 및 시간 분해 PL 붕괴 측정에서 새로운 유형 II 간접 광학 전이는 Ti0.91로 구성된 복합 나노구조의 새로운 형광 방출 메커니즘을 명확히 하는 데 기여합니다. O2 기존 TiO와 다른 나노시트 및 CdS 나노입자2 /CdS 형광 복사 전이 시스템. 여기 전력 및 여기 파장 종속 PL 스펙트럼 및 시간 분해 PL 붕괴 측정은 전하 캐리어의 재결합 특성을 확인하고 Ti0.91에서 다양한 복사 전이 경로의 경쟁 메커니즘을 설명하기 위해 추가로 조사되었습니다. O2 /CdS 복합 나노구조. 이 새로운 결과는 TiO2에서 전하 분리 및 전하 추출 설계에 유용한 관점을 제공합니다. 및 다양한 광전자 장치 응용을 위한 CdS 복합 나노구조.
Ti0.91 합성 O2 나노시트와 CdS 나노입자는 층별 자기조립 기술을 기반으로 보고되었다[27]. 다층 Ti0.91 제작을 위한 전체 절차 O2 /CdS 복합 나노구조는 다음과 같이 설명됩니다:PMMA 고체 구체 표면에 PEI의 포화 흡착을 보장하기 위해 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA) 고체 구체가 양성자성 폴리에틸렌이민(PEI) 수용액에 의해 완전히 희석되었습니다. PEI로 코팅된 PMMA 고체 구체는 초음파 처리에 의해 탈이온수로 희석됩니다. 그런 다음 음전하 Ti0.91 O2 나노시트를 PEI 용액으로 코팅된 하이브리드 PMMA에 교반하면서 첨가하고, PMMA는 Ti0.91와 결합합니다. O2 반대 전하의 내부 정전기 상호 작용으로 인한 나노 시트. 위의 절차를 반복했습니다. 다층 PEI/Ti0.91 O2 PMMA 구체에 증착된 /PEI/CdS 하이브리드 구체 나노구조는 위의 반복된 합성 절차를 기반으로 달성되었습니다. 마이크로파 조사 동안 PEI 부분이 제거되고 PMMA 입자가 분해되었다. 반응 후 Ti0.91 교대로 구성된 속이 빈 구체 O2 나노시트와 CdS 양자점을 얻었고 테트라히드로푸란(THF)으로 소량의 PMMA 잔류물을 제거했다. 마지막으로, 다층 Ti0.91를 가진 하이브리드 속이 빈 구체 O2 /CdS 나노구조체를 얻었다.
솔리드 Ti0.91의 샘플 이미지 O2 /CdS 하이브리드 구체 및 속이 빈 Ti0.91 O2 /CdS 하이브리드 구체는 투과전자현미경(TEM)과 주사전자현미경(SEM)으로 각각 측정되었다. 적절한 양의 고체 Ti0.91 O2 /CdS 하이브리드 구체 및 속이 빈 Ti0.91 O2 /CdS 하이브리드 구체는 더 낮은 샘플 밀도를 갖도록 탈이온수로 희석되었습니다. 희석된 샘플을 실리카 커버슬립에 스핀 코팅하여 266 및 400nm 여기로 광학 측정을 위한 박막을 준비했습니다. 모든 샘플의 광학 측정은 실온에서 수행되었습니다. PL 스펙트럼 측정의 경우 76MHz 반복률의 800nm ps Ti:Sapphire 레이저를 사용하여 각각 2차 고조파 및 3차 고조파 변환 기술을 기반으로 하는 266 및 400nm 파장 펄스 레이저를 생성했습니다. 수직 방향에 대해 ~ 45°의 입사각에서 266나노미터 및 400nm 펄스 레이저가 ~ 100W/cm 2 의 출력 밀도로 샘플 표면에 집속되었습니다. . 샘플의 PL은 ×60 대물렌즈로 수직으로 수집하여 분광계로 전송하고, 방출 PL 스펙트럼은 모노크로메이터(Acton SP-2500i, 0.5m, 150lines mm − 1 Princeton Instruments의 액체 질소 냉각 전하 결합 장치(CCD) 카메라가 장착된 격자, 500nm에서 블레이즈됨). 시간 분해 PL 붕괴 측정의 경우 샘플의 PL을 동일한 대물렌즈로 수집한 다음 250ps 시간 분해능의 단일 광자 계수 시스템으로 감지했습니다. 또한 10nm 대역폭의 해당 450, 500, 550nm 대역 통과 필터를 사용하여 서로 다른 파장의 PL 수명을 효과적으로 측정했습니다.
그림 1a는 Ti0.91의 에너지 수준을 보여줍니다. O2 나노시트와 CdS 나노입자, 그리고 CdS 나노입자는 Ti0.91에 비해 전도대 수준이 더 높습니다. O2 나노시트. 하이브리드 구체 Ti0.91의 주사 전자 현미경(SEM) 이미지 O2 수백 나노미터 길이와 매끄러운 표면을 가진 나노시트 및 CdS 나노입자가 그림 1b에 나와 있습니다. 고체 Ti의 투과 전자 현미경(TEM) 이미지0.91 O2 /CdS 하이브리드 구체 및 속이 빈 Ti0.91 O2 /CdS 복합 구 나노 구조는 각각 그림 1c, d에 나와 있습니다. 그림 1a는 순수 PMMA, CdS 및 Ti0.91의 XRD 패턴을 보여줍니다. O2 /CdS 필름. 순수 PMMA와 비교하여 Ti0.91 O2 /CdS 및 CdS 필름은 입방체 상 CdS의 존재를 나타내는 새로운 피크 2 및 4를 나타냅니다. Ti0.91의 구성 O2 /CdS는 그림 1f와 같이 전자 X선 광전자 분광법(XPS)으로 식별되었습니다. 따라서 Ti0.91 교대로 구성된 속이 빈 구 O2 나노시트와 CdS 양자점을 얻었다. Ti0.91 합성을 추가로 확인하기 위해 O2 층별 자가 조립 기술에 기반한 나노시트 및 CdS 나노입자, Ti0.91의 흡수 스펙트럼 및 라만 스펙트럼 O2 및 Ti0.91 O2 /CdS는 추가 파일 1:각각 그림 S1 및 그림 S2에 표시됩니다. Ti0.91의 라만 스펙트럼과 비교 O2 나노시트, Ti0.91의 라만 스펙트럼 O2 /CdS는 Ti0.91의 조합을 보여줍니다. O2 나노시트 및 CdS 나노입자.
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아 하이브리드 구체의 에너지 밴드 다이어그램 Ti0.91 O2 및 CDS. ㄴ Ti0.91의 주사 전자 현미경(SEM) 이미지 O2 /CDS. ㄷ 고체 Ti의 투과 전자 현미경(TEM) 이미지0.91 O2 /CdS 하이브리드 구체. d 중공 Ti0.91 O2 /CdS 하이브리드 구체. 이 PMMA, CdS 및 Ti의 XRD0.91 O2 /CDS. 에 Ti0.91의 XPS 스펙트럼 O2 /CdS
Ti0.91의 광발광(PL) 스펙트럼 O2 (검정), CdS(빨간색) 및 Ti0.91 O2 266nm에서 여기된 /CdS(검정색)는 그림 2a에 나와 있습니다. Ti0.91의 형광 피크 O2 및 CdS는 각각 266nm 여기에서 약 450 및 530nm입니다. TiO2의 밴드갭 에너지 때문에 3.2 eV인 경우, 그림 2a에서 관찰된 적색 편이 PL 스펙트럼은 Ti0.91의 밴드갭 내부에서 생성된 결함 수준에 기인해야 합니다. O2 Ti0.91 O2 원자가 밴드는 비방사성 채널에 의해 다양한 결함 상태 수준으로 이완된 다음 Ti0.91의 전자와 재결합할 수 있습니다. O2 , 관련 결함 상태 광학 방출을 발생시킵니다. 266nm 여기에서 CdS 나노입자의 약 530nm 형광 방출 피크는 CdS(2.48eV)보다 더 작은 에너지 밴드갭을 구현합니다. 전도대 바닥에서 다른 결함 상태 수준으로 여기된 전자의 비방사성 전이가 CdS 나노 입자에서 발생한다고 가정합니다. 그러나 Ti0.91일 때 형광 방출 피크가 500nm로 이동합니다. O2 /CdS 하이브리드 구조는 266nm에서 여기됩니다. Ti0.91의 기여도를 제외하면 O2 또는 CdS에서 청색 편이된 스펙트럼 방출; 그런 다음 이 형광 메커니즘은 Ti0.91의 하이브리드 인터페이스에서 간접 광학 전이(IOT)에 기인합니다. O2 /CdS 시스템. 기존 유형 II TiO2에서 /CdS 복합 나노구조, TiO2의 광 여기 그리고 CdS는 CdS의 더 높은 전도대에서 TiO2의 더 낮은 전도대로 전자를 전달합니다. TiO2의 낮은 값 밴드에서 생성된 구멍 CdS 나노 입자의 더 높은 값 밴드. Ti0.91의 전체 PL 방출인 경우 O2 /CdS 속이 빈 구체는 CdS 나노입자에서 나옵니다. 우리는 전자가 CdS 나노입자의 전도대에서 TiO2 전도대로 이동하는 비방사성 붕괴 채널로 인한 더 빠른 PL 붕괴 과정을 관찰해야 합니다. 기존 TiO2에서와 같은 형광 소광 효과로 인해 /CdS 시스템. 따라서 현재 Ti0.91에 대해 새로운 전자 전달 메커니즘이 제안되었습니다. O2 /CdS 하이브리드 나노구조 중공 구 시스템:Ti0.91 전도대의 전자 O2 CdS 나노입자의 가전자대에 있는 구멍과 재결합; 그러면 이 Ti0.91에서 스펙트럼 이동 방출이 나타납니다. O2 /CdS 복합 재료.
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아 Ti0.91의 PL 스펙트럼 O2 (검정), CdS(빨간색) 및 Ti0.91 O2 /CdS(파란색) 샘플은 266nm에서 여기됩니다. ㄴ Ti0.91의 PL 감쇠 곡선 O2 (검정), CdS(빨간색) 및 Ti0.91 O2 266nm 여기가 있는 /CdS(파란색) 샘플
현재 Ti0.91 간의 전하 이동을 더 잘 연구하려면 O2 나노시트 및 CdS 나노입자의 경우 266nm에서 여기된 샘플에서 일시적인 시간 분해 PL 붕괴 측정을 수행했습니다. PL 감쇠 곡선은 f 형식의 이지수 함수에 잘 맞을 수 있습니다. (그 ) =A 1 exp(−t /τ 1 ) + A 2 exp(−t /τ 2 ). 평균 수명 τ는 τ 형식으로 계산됩니다. =(A 1 τ 1 2 + A 2 τ 2 2 )/(A 1 τ 1 + A 2 τ 2 ) 및 이후의 모든 수명 계산은 양식을 기반으로 합니다. 따라서 Ti0.91의 평균 PL 수명 O2 그림 2b와 같이 CdS의 평균 PL 수명은 0.43ns이고 평균 PL 수명은 0.35ns입니다. 더 중요한 것은 Ti0.91의 평균 PL 수명 O2 /CdS 하이브리드 구조는 Ti0.91에 불과한 위에서 언급한 PL 수명과 비교하여 3.75ns로 현저히 증가합니다. O2 나노시트 또는 CdS 나노입자. Ti0.91의 새로운 유형 전하 이동 메커니즘 기반 O2 /CdS 하이브리드 인터페이스, 전자는 Ti0.91의 전도대에 머무릅니다. O2 그러나 구멍은 결함 상태 수준으로 완화되거나 CdS 나노 입자의 가전자대 수준으로 전달될 수 있습니다. Ti0.91에서 낮은 대칭으로 인해 O2 /CdS 하이브리드 인터페이스, Ti0.91 전도대에 있는 전자의 광학적 재결합 O2 그리고 CdS의 가치 대역 수준의 구멍은 PL 수명 연장을 유발합니다. 그러나 실험 결과는 Ti0.91의 약한 광학 활성도 나타냅니다. O2 /CdS 중공 구 나노구조는 400nm 레이저 여기에서 Ti0.91에서 CdS의 과민화가 발생하지 않음 O2 . 이것은 CdS의 전도대에 있는 전자가 Ti0.91 전도대로 이동하기 보다는 CdS의 가치대에 있는 정공과 재결합하는 경향이 있음을 의미합니다. O2 나노시트. 이러한 실험 결과는 Ti0.91에 걸쳐 전자와 정공의 새로운 유형 II 공간 분리에 의해 기존 유형 II 형광과 다른 것으로 잘 설명될 수 있음을 보여줍니다. O2 /CdS 하이브리드 인터페이스. 또한 Ti0.91 간의 전하 이동 및 전자 상호 작용을 더 잘 비교하기 위해 O2 /CdS 및 TiO2 /CdS, PL 스펙트럼 및 과도 시간 분해 PL 붕괴 측정은 샘플 Ti0.91에서 수행되었습니다. O2 /CdS 및 TiO2 /CdS는 추가 파일 1:그림 S3(a)와 같이 266nm 레이저 파장에서 여기됩니다. TiO2와 비교 /CdS 구체, Ti0.91의 방출 피크 O2 /CdS 구체는 동일한 방출 피크를 보여줍니다. 그러나 Ti0.91에서 관찰된 연장된 붕괴 수명 O2 /CdS 속이 빈 구체는 Ti0.91의 감쇠 역학을 나타냅니다. O2 /CdS 속이 빈 구체는 기존 TiO2와 근본적으로 다릅니다. /CdS 시스템.
CdS와 Ti0.91 간의 양방향 전하 이동 메커니즘을 추가로 조사하려면 O2 하이브리드 구조, 우리는 속이 빈 Ti0.91의 PL 스펙트럼과 PL 붕괴 특성을 비교합니다. O2 /CdS 하이브리드 구체는 각각 266 및 400nm 여기를 포함합니다. Ti0.91일 때 O2 /CdS는 266nm에서 여기되고 전자는 궁극적으로 Ti0.91의 전도대에 머물게 됩니다. O2 , 정공은 CdS 나노 입자의 값 밴드로 이동할 수 있습니다. Ti0.91의 전도대에서 전자 간의 광학적 재결합 O2 , 그리고 CdS의 값 밴드에 있는 구멍이 허용됩니다. 그러나 Ti0.91 O2 /CdS 고체 구체는 PMMA 템플릿과 PEI 모이어티를 포함합니다. 따라서 이러한 절연성 유기 계면활성제는 Ti0.91에서 전하 수송을 방해합니다. O2 /CdS 인터페이스. CdS와 Ti0.91 사이의 전자적 결합으로 인해 O2 하이브리드 구조에서 전하 캐리어 이동도는 양자점(QD) 표면에서 유기 계면활성제를 제거하여 크게 향상될 수 있습니다. 광발광(PL) 스펙트럼과 PL 붕괴 수명은 각각 그림 3a, b에 나와 있습니다. Ti0.91의 PL 피크 O2 /CdS 솔리드 구체는 Ti0.91와 비교하여 적색 편이되었습니다. O2 /CdS 속이 빈 구, 평균 PL 수명은 4.25ns(고체 구) 및 3.69ns(중공 구)이며, 이는 Ti0.91의 가전자대에서 광여기된 구멍을 의미합니다. O2 고체 하이브리드 구조에서 CdS의 가전자대에 주입하기가 더 어렵습니다. PMMA 템플릿과 PEI는 CdS와 Ti0.91의 교대 나노시트 간의 상호 연결성을 향상시키기 위해 완전히 제거되었습니다. O2 PL 퀜칭 현상이 강화되고 PL 감쇠 수명이 단축됩니다. 따라서 Ti0.91에서 PL 소광 효과 O2 /CdS 하이브리드 구조는 표면 트래핑의 표백제 붕괴가 효율적인 PL 소광 현상을 설명하지 못하기 때문에 전자 해리에 기인합니다. Ti0.91의 전하 분리 프로세스 O2 /CdS 하이브리드 구조는 Ti0.91의 가전자대에서 정공 이동을 통해 발생합니다. O2 조밀하게 패킹된 Ti0.91에서 새로운 유형 II 간접 광학 전이를 기반으로 하는 CdS 나노결정의 원자가 대역으로 O2 /CdS 하이브리드 나노구조. 따라서 간접 광학 전환에 의한 캐리어 재결합 수명이 4.25ns(고체 구)에서 3.69ns(중공 구)로 감소했습니다.
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아 속이 빈 Ti0.91의 PL 스펙트럼 O2 /CdS(검정) 및 솔리드 Ti0.91 O2 /CdS(빨간색) 샘플은 266nm에서 여기됩니다. ㄴ 속이 빈 Ti0.91의 PL 감쇠 곡선 O2 /CdS(검정) 및 솔리드 Ti0.91 O2 /CdS(빨간색) 샘플은 266nm 여기를 사용합니다. ㄷ 속이 빈 Ti0.91의 PL 스펙트럼 O2 /CdS(검정) 및 솔리드 Ti0.91 O2 /CdS(빨간색) 샘플은 400nm에서 여기됩니다. d 속이 빈 Ti0.91의 PL 감쇠 곡선 O2 /CdS(검정) 및 솔리드 Ti0.91 O2 400nm 여기가 있는 /CdS(빨간색) 샘플
더 높은 여기 전력에서 여기 파장을 400nm로 조정하여 PL 스펙트럼과 일시적인 시간 분해 PL 붕괴 역학을 측정했습니다. 결과는 적분 시간이 10배인 미약한 PL 스펙트럼이 그림 3c에 표시되어 있고 Ti0.91의 평균 PL 수명(0.59ns)이 있음을 보여줍니다. O2 /CdS 솔리드 하이브리드 구조는 Ti0.91의 PL 수명(0.45ns)보다 짧습니다. O2 /CdS 중공 하이브리드 구조는 그림 3d에 나와 있으며, 이는 CdS가 Ti0.91에 대한 전자 전달 속도가 더 높음을 시사합니다. O2 기존 유형 II Ti0.91에 따름 O2 /CdS 이종구조. 266nm 여기의 경우와 비교하여 400nm 여기에서 더 짧은 PL 수명은 Ti0.91에서 전자와 정공 사이의 광학적 재결합으로 인해 PL 소광 효과가 더욱 향상됨을 나타냅니다. O2 /CdS 시스템 또는 CdS 나노입자의 광부식을 위한 구멍의 낭비. 따라서 Ti0.91 O2 /CdS 중공 하이브리드 구체는 400nm 레이저 여기에서 약한 광학 활성을 나타내며 Ti0.91에서 명백한 감작이 나타나지 않습니다. O2 /CdS 하이브리드 구체.
Ti0.91의 전하 캐리어 이완 경로를 추가로 조사하려면 O2 /CdS 중공 하이브리드 인터페이스, Ti0.91의 여기 강도 종속 PL 스펙트럼 O2 /CdS 하이브리드 구형 구조는 266nm 레이저 여기에서 조사되었습니다. 266nm의 낮은 여기 강도에서 우리는 먼저 475nm 피크가 PL 스펙트럼에서 우세하다는 것을 관찰했습니다. 여기 전력이 증가함에 따라 해당 PL 스펙트럼 강도는 여기 전력의 함수로 300~1000W/cm 2 범위에서 변화했습니다. PL 스펙트럼의 중심 피크 파장은 그림 4a와 같이 475에서 560nm로 이동합니다. 우리는 잠정적으로 Ti0.91의 전도대에서 전자 이동에 기인합니다. O2 Ti0.91일 때 CdS의 전도대까지 O2 /CdS 하이브리드 나노구조는 고출력 266nm 레이저에 의해 여기되었습니다. 그러면 그림 4b와 같은 type I 재결합 메커니즘에 따라 CdS의 전도대에 있는 전자와 가전자대 또는 CdS 나노 입자의 결함 수준에 있는 정공 간에 전자-정공 재결합이 일어난다. 이러한 다양한 PL 스펙트럼은 여기 전력이 증가함에 따라 적색 편이가 발생함을 보여줍니다. 이러한 결과는 각각 475nm 및 560nm에서 방출 파장의 다른 특성과 기원을 확인합니다. 따라서 475nm의 발광 파장은 type II의 발광 특성을 나타내고, 560nm의 발광 파장은 type I의 발광 특성을 반영합니다. 여기 전력으로 이동된 스펙트럼은 Ti0.91에서 공간적으로 직접 및 간접 재결합 채널 간의 경쟁 메커니즘을 나타냅니다. O2 /CdS 복합 인터페이스. 여기 전력을 증가시켜 연속적으로 Ti0.91의 전도대에서 고전력 여기로 더 많은 전자가 전달됩니다. O2 CdS 나노 입자의 전도대에 도달하여 중심 파장 560과 475 nm 사이의 강도 비율이 크게 증가하고 두 방출 피크의 광발광 강도 비율은 그림 4c와 같이 3.5에 도달할 수 있습니다. 그러나 약한 광발광 강도는 Ti0.91의 전도대에서 전자가 이동함을 의미합니다. O2 CdS 나노입자의 전도대에 대한 PL 방출의 출현은 미미한 역할만 합니다.
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아 PL 스펙트럼의 여기 전력 의존성. ㄴ Ti0.91의 전도대에서 전자 이동 O2 고출력 여기로 CdS로. ㄷ 중심 파장 560~475nm 사이의 통합 PL 강도 비율입니다. d 266nm 여기 파장에서 450, 500, 550nm에 대한 시간 분해 PL 측정
Ti0.91에서 여기 전력이 다른 두 종류의 전환 메커니즘을 추가로 확인하려면 O2 /CdS 속이 빈 구체, 파장 의존적 시간 분해 광발광(TRPL) 실험을 다양한 여기 전력 밀도로 수행했습니다. Ti0.91에서 전하 캐리어 이동 또는 전자-정공 재결합 과정을 모니터링하는 데 적합합니다. O2 /CdS 인터페이스. Ti0.91의 TRPL 수명 O2 /CdS는 각각 450, 500, 550nm에서 서로 다른 프로브 파장으로 측정되었습니다. 그리고 10nm 대역폭의 해당 450, 500, 550nm 대역 통과 필터가 사용되었습니다. TRPL은 Ti0.91에서 더 짧은 파장(450nm)에서 더 긴 감쇠 수명(3.72ns)을 제공합니다. O2 /CdS 인터페이스는 Ti0.91의 전도대에 있는 전자와 함께 복합 구조에서 전하 캐리어의 공간적 분리로 인해 그림 4d에 표시됩니다. O2 CdS 나노입자의 가전자대에 있는 나노시트와 구멍. 이 유형 II 하이브리드 구조는 전자와 정공 파동 기능 간의 더 작은 중첩으로 인해 PL 강도를 감소시키고 결과적으로 PL 재결합 수명을 향상시킵니다. 그러나 장파장(550nm)에서 PL 수명(1.61ns)은 그림 3과 같이 CdS 나노 입자에서 전도대 전자(CB)와 가전자대 정공(VB) 사이의 파동 함수 중첩이 향상되어 더 빨라집니다. . 4d. 이 발견은 Ti0.91에서 광여기된 캐리어가 O2 /CdS는 PL 수명 연장에 크게 기여합니다. 이 증거는 지배적인 PL이 Ti0.91의 CB에 있는 전자 사이의 재결합에서 비롯된다는 것을 추가로 확인합니다. O2 및 CdS 나노입자의 VB in에 있는 구멍. 이러한 발견은 Ti0.91의 전도대에 있는 전자가 O2 나노시트는 기존 TiO2와 다른 간접 광학 전이를 통해 CdS 나노입자의 가전자대에 있는 구멍과 재결합합니다. /CdS 시스템. 이러한 연장된 캐리어 수명은 Ti0.91를 만듭니다. O2 /CdS 복합 나노구조는 태양광 응용 분야에 가장 적합합니다. 합성 샘플의 능력을 특성화하기 위해 추가 파일 1:그림 S4에 표시된 대로 선형 J-V 곡선을 기록했습니다. CdS 민감화 후 광전류의 큰 향상은 Ti0.91의 이점을 보여줍니다. O2 /CdS와 Ti0.91 비교 O2 조명으로. 따라서 감광제의 부하가 높을수록 광전류 밀도가 높아집니다.
요약하면, 우리는 다층 PEI/Ti0.91에서 새로운 간접 광전이(IOT) 속성을 감지했습니다. O2 PL 스펙트럼 및 시간 분해 PL 측정에서 /PEI/CdS 하이브리드 나노구조. PL 스펙트럼 및 TRPL 측정에서 이 새로운 복합 재료에서 적색에서 청색으로의 이동 발광이 나타납니다. Ti0.91의 연장된 광발광 수명 O2 /CdS 복합 나노구조와 Ti0.91만 비교 O2 구체 또는 CdS 나노 입자가 발견되었습니다. 이 결과는 CdS 값 밴드 수준의 정공과 Ti0.91 전도 밴드 수준의 전자 사이의 광학적 재결합으로 인한 새로운 광발광 재결합 메커니즘을 보여줍니다. O2 기존 TiO2와 다릅니다. /CdS 복합 시스템. 여기 파장과 여기 전력을 조정하여 Ti0.91의 PL 스펙트럼 및 PL 수명 O2 /CdS 하이브리드 구조는 여기 파장 및 여기 전력 종속 동작을 나타냅니다. 밴드갭 구성에서 Ti0.91에 대한 IOT O2 캐리어 수명 연장으로 이어지는 /CdS 하이브리드 구조는 광전지 시스템의 중요한 응용 분야에서 전하 캐리어 분리 및 추출을 가능하게 합니다.
간접 광학 전환
광발광
폴리메틸메타크릴레이트
양자점
시간 분해 광발광
나노물질
초록 제어 가능한 광학 속성은 광전자 응용 분야에 중요합니다. 2차원 Janus WSSe의 고유한 특성과 잠재적인 응용을 기반으로 첫 번째 원칙 계산을 통해 WSSe 이중층의 변형률 변조된 전자 및 광학 특성을 체계적으로 조사합니다. 선호되는 적층 구성 및 칼코겐 차수는 결합 에너지에 의해 결정됩니다. 모든 안정적인 구조의 밴드갭은 외부 응력에 민감한 것으로 밝혀졌으며 적절한 압축 변형 하에서 반도체에서 금속성에 맞춰질 수 있습니다. 원자 궤도 투영 에너지 밴드는 축퇴와 구조적 대칭 사이의 양의 상관 관계를 보여주며, 이는 밴드갭
초록 그래핀 너머의 2차원(2D) 반도체는 가장 얇고 안정적인 알려진 나노물질을 나타냅니다. 21세기의 지난 10년 동안 제품군과 애플리케이션의 급속한 성장은 첨단 나노 및 광전자 기술에 전례 없는 기회를 가져왔습니다. 이 기사에서는 개발된 2D 나노 물질에 대한 최신 연구 결과를 검토합니다. 이러한 2차원 나노물질 및 이종구조의 고급 합성 기술을 요약하고 새로운 응용에 대해 논의했습니다. 제작 기술에는 최신 2D 반도체의 화학 기상 증착(CVD), 원자층 증착(ALD)에 특히 중점을 두고 비정질 및 결정질 2D 나노물질을 모두
