这是以下文章的同行评审版本:Deng, W., Dai, M., Wang, C., You, C., Chen, W., Han, S., Han, J., Wang, F., Ye, M., Zhu, S., Cui, J., Wang, Q. J.& Zhang, Y.(2022)。具有自然各向异性的可切换单极势垒范德华异质结构,可用于全线性偏振检测。Advanced Materials, 34(33), 2203766‑,最终版本已在 https://doi.org/10.1002/adma.202203766 上发布。本文可根据 Wiley 自存档版本使用条款和条件用于非商业目的。
摘要:本文介绍了一种使用低成本溶液处理技术制造有机基器件的方法。在环境条件下,在 ITO 涂层玻璃基板上制造了一种氯取代的二维共轭聚合物 PBDB-T-2Cl 和 PC 71 BM 支持的纳米胶囊水合五氧化二钒 (HVO) 的混合异质结作为空穴传输层 (HTL) 光电探测器。该器件形成了一个优异的有机结二极管,整流比良好,约为 200。该器件在光电导模式(反向偏置)和绿光波长的零偏置下还表现出优异的光电检测特性。本文报道了非常高的响应度 ~6500 mA/W 和 1400% 的高外部量子效率 (EQE)。所提出的有机光电探测器分别表现出优异的响应和恢复时间 ~30 和 ~40 毫秒。
由于其优异的光学、电子和物理特性以及更好的可控物理尺寸调整,它填补了这一空白。此外,二维/二维范德华异质结构的层状结构性质最近引起了广泛关注。它们具有可调电子带隙、光吸收、高效的电荷分离和传输、耦合效应和低量子约束等有趣特性。12,14 – 17 Janus TMDs 材料与传统 2D 材料不同,引起了人们的浓厚兴趣。Janus TMDs 材料具有不对称晶体结构、固有平面外极化和压电性等独特特性。 18 – 23 2D/2D 范德华异质结构耦合非常重要,它会产生各种有趣的效果 24,25 这是一种结合不同 2D 材料各种特性的有用方法 26 以促进光伏技术创新。 27 通过将两个单层堆叠在一起,可以根据此优势和可调特性构建 MXO/MoX 2 异质结构。 28
光电倍增探测器有望克服有机短波红外光电探测器的低响应度。然而,最近的光电倍增探测器通常会同时增加响应度和暗电流,从而抵消对探测率的影响。为了抑制光电倍增装置中的暗电流,我们提出了一种新的夹层结构,即一种克服信号和噪声之间权衡的 pn 结组合。与使用典型单极电荷传输材料的设备相比,我们的双层设计具有降低暗电流和出色外部量子效率的优势。我们将这种新的夹层设计融入上转换成像器中,使上转换效率和图像对比度翻倍。这种夹层可推广到不同的有机半导体,这尤其有用,因为这里的设计将适用于尚未发现的未来红外材料。
摘要:设计纳米级异质结构材料是增强气体传感性能的一种众所周知的方法。在本研究中,溶解在乙醇溶剂中的氯化锌和二水合氯化锡的混合溶液被用作初始前体,使用超声喷雾热解 (USP) 法在氧化铝基底上沉积传感层。通过在初始前体中应用不同的比例来生长几种 ZnO/SnO 2 异质结构。这些异质结构被用作传感 H 2 S 气体分子的活性材料。结果表明,USP 前体中氯化锌的增加会改变传感器的 H 2 S 灵敏度。发现最佳工作温度为 450°C。传感器的 USP 前体中含有 5:1(ZnCl 2:SnCl 2·2H 2 O)的比例,比纯 SnO 2(约 95 倍)样品和其他异质结构具有更高的响应。随后,还研究了 ZnO/SnO 2 异质结构对 5 ppm NO 2 、200 ppm 甲醇、100 ppm CH 4 、丙酮和乙醇的选择性。分析了 ZnO/SnO 2 的气敏机理,认为气敏性能的显著提高主要归因于 ZnO 和 SnO 2 之间异质结构的形成。还利用 X 射线衍射、扫描电子显微镜、能量色散 X 射线、透射电子显微镜和 X 射线光电子能谱分析了合成的材料,以研究 ZnO/SnO 2 异质结构的材料分布、晶粒尺寸和材料质量。关键词:气体传感器、ZnO/SnO 2 、异质结构、超声喷雾热解、H 2 S ■ 介绍
溶液处理的有机太阳能电池 (OSC) 为实现轻质、经济高效、灵活和光学可调的光伏电池提供了一种有希望的途径。1,2 OSC 在室内和室外条件下都表现出了优异的性能,其能量转换效率 (PCE) 分别超过了 31% 3 和 19% 4。高性能 OSC 采用体异质结 (BHJ) 概念 5,即电子给体和电子接受域相互渗透的纳米级网络,以促进激子解离。BHJ 的形态细节,包括域大小、纯度、结晶度等,2,6 强烈影响电荷光生成、电荷传输和 PCE。分子取向被认为是影响光吸收、激子解离、电荷传输和能级排列的关键参数。7 对于 π 堆叠分子,面朝上的取向,即分子平面与基底平行,能够在分子堆叠内实现有效的垂直电荷传输。 8,9 另一方面,边缘取向,即分子平面相对于基底直立,在薄膜中产生有效的横向通路。10 因此,促进 OSC 中非平面电荷传输的努力强调了正面分子堆叠是 BHJ 活性层中理想的结构特征,8,11 而边缘堆叠通常被视为非预期且有害的。根据这种想法,许多研究已经注意到 BHJ 活性层中正面分子堆叠引起的电荷载流子迁移率和 PCE 增益。12–14
钼二硫化物(MOS 2)是最相关的2D材料之一,主要是由于其半导体的直接带隙,使其成为电子,光电电子和光子学的有希望的材料。[8-10]同时,碳纳米管是研究精通的1D材料之一,可以提供高构成性和载体迁移率,[11,12],这使它们成为与MOS 2的混合尺寸异质结构相关的。的确,一些努力为MOS 2 /碳纳米管异质结构做出了贡献。例如,具有MOS 2和单壁碳纳米管的异质结构已通过干燥转移制造,并制造了垂直的场效应晶体管,该晶体管与MOS 2 /石墨烯设备相比,栅极调制深度增加了三个数量级。[13]混合二维异质结构设备可以用作活跃显示器中的薄膜晶体管,但是所证明的干燥转移显然不是可扩展性生产的理想方法。为了解决这个问题,开发了通过化学蒸气沉积(CVD)在单壁碳纳米管上直接沉积。过渡金属氧化物和硫用作在单壁碳纳米管膜上沉积MOS 2或WS 2的前体。[14]在这项工作中,混合尺寸的侵蚀设备具有吸引人的电气性能和出色的机械稳定性。但是,研究在研究中忽略了混合二维异质结构的堆叠顺序,这些异质结构可以提供对异质结构和电极之间的联系的特征。在这里,我们首次报告了一种直接合成MOS 2 /双壁碳纳米管(DWCNT)< /div>的方法
太阳能、风能、地热能、水能、波浪能和潮汐能等可再生和可持续能源对于应对日益增长的能源消耗和环境恶化挑战至关重要。[1] 同时,要最佳地利用这些间歇性能源产生的电能,需要开发大规模、低成本的固定式储能系统。[2 – 4] 目前,人们致力于开发基于钾离子电池(PIB)的固定式储能系统,因为 PIB 与锂离子电池(LIB)相比具有特殊的优势(图 1a)。[5 – 7] 首先,钾资源丰富、成本低廉,使 PIB 比 LIB 更具成本效益。[8] 其次,钾的还原电位适宜,可以降低 PIB 的发电成本。
多硫化锂 (LiPSs) 的穿梭效应是阻碍锂硫电池发展的关键障碍之一。在此,我们提出了一种多孔 Mo 2 C-Mo 3 N 2 异质结构/rGO 主体,Mo 2 C-Mo 3 N 2 异质结构结合了 Mo 2 C 的高吸附性和 Mo 3 N 2 的高催化性的优点,从而实现了 LiPSs 在 Mo 2 C-Mo 3 N 2 异质界面上的快速锚定-扩散-转化。Mo 2 C-Mo 3 N 2 异质界面提高了 LiPSs 的捕获效率和向 Li 2 S 的转化率。rGO 为电子传输提供了快速路径,并充当了保护层,防止结构在循环过程中受损。密度泛函理论 (DFT) 计算表明,Mo 2 C 对 Li 2 S 4 的吸附能力比 Mo 3 N 2 强,Mo 3 N 2 具有更好的反应动力学特性。实验中,Mo 2 C-Mo 3 N 2 /rGO@S 电极表现出优异的倍率性能。在高硫负载量(3.4 和 5.0 mg cm − 2 )下,300 次循环后容量保持率为 78%,在 0.5C 下为 70%。Mo 2 C-Mo 3 N 2 /rGO 硫电极表现出 4.56 × 10 -7 cm 2 s − 1 的高 Li + 扩散系数,这得益于界面处 LiPSs 的加速转化。我们的研究结果揭示了 LiPSs 的锚定-扩散-转化在抑制穿梭效应方面的关键作用。
已成功用于有效操控磁化,从而产生了最近的基于 STT 的商业化磁存储器解决方案。 [1] 自旋轨道扭矩 (SOT) 利用高自旋霍尔效应 (SHE) 材料中的平面电荷电流产生的平面外自旋电流,可以实现更节能的磁化操控,并且正在达到商业成熟度。 [2–4] 到目前为止,已经研究了各种高自旋轨道耦合 (SOC) 材料,包括重金属、拓扑绝缘体 (TI) [5–7] 以及最近的拓扑半金属 (TSM) [8–11],以最大化它们的自旋霍尔角 θ SH = | J s | / | J c |,这是它们将电荷电流密度 J c 转换为自旋电流密度 J s 的效率的量度。此外,已经研究了高 SHE 和 FM 材料层之间的界面工程,以最大化跨界面的自旋透明度 T int。 [12–19] 高效 SOT 自旋电子器件的关键挑战是最大化 SOT 效率,ξ= θ SH · T int。[20]