基于量子点/静电纺丝纳米线阵列异质结的柔性全光谱探测器件构筑

近年来,具有紫外到红外的全光谱响应范围的探测器因其在光通讯、生物传感、图像传感及监测等方面具有广泛应用而引起了人们极大的研究兴趣。传统ZnO纳米线受限于其宽带隙特征,而仅被应用于紫外光探测领域。华中科技大学材料科学与工程学院翟天佑课题组利用简易的液相交换技术实现了基于静电纺丝的ZnO纳米线阵列与PbS量子点的异质结构,将传统ZnO纳米线的光谱响应范围拓展至全光谱范围,并在此基础上进一步实现了柔性的全光谱光探测器件阵列构筑,相关结果发表在Advanced Science(DOI: 10.1002/advs.201600316)上。

目前扩宽ZnO纳米线光谱响应范围的方法主要有掺杂、制备异质结构及合成核壳结构,但这些方法存在着制备过程复杂及稳定性差等问题。将窄带隙的量子点与纳米线复合则是一种简便有效的方法,但是一般油性量子点表面存在着油酸链,很难直接复合到纳米线表面。为了解决这一问题,该团队在静电纺丝制备的ZnO纳米线阵列表面上旋涂一层量子点后,直接在上面滴1 mmol/L乙二硫醇/乙腈溶液与油酸链进行交换,静置3 min后再用乙腈溶液清洗,成功制备了高质量的ZnO纳米线阵列与PbS量子点异质结。该异质结实现了紫外到近红外的全光探测性能,此外, PbS量子点与纳米线形成异质结后,使ZnO纳米线的载流子传输机制从表面传导及体内传导均衡变成以体内传导为主,提高了ZnO纳米线紫外光探测响应及衰减速度。

同时,该方法具备一定的普适性,可以扩展到其它纳米线及量子点异质结的构筑。Untitled

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