作者:贾国治等 来源:《纳米研究》 发布时间:2015/7/8 10:23:14
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拓扑量子点制备和光热转换研究获进展

 

Bi2Se3是一种典型的具有拓扑绝缘体性质的新型量子材料,其制备和相关性质的研究受到人们的普遍关注。拓扑绝缘体纳米结构中光生载流子的产生、分离、输运和复合过程与结构、形貌、尺寸、缺陷和复合中心等深层次因素密切相关。

纳米材料的光热转换是在吸收某种波段的光后,通过等离子体场或者能量跃迁而将能量传送给晶格,从而产生的热,导致系统温度的升高。表面等离激元在光伏电池、超高分辨、以及光热治疗等方面已经被应用。但通常都是在半导体纳米结构表面包装一层贵金属材料,如金或银等,通过金或银的薄层产生局域表面等离激元和增强的局域场,从而极大地增强光吸收及其相关的光热效应。这类结构中光热转换效率通常大约为20%左右。

最近,中科院半导体所超晶格国家重点实验室博士后贾国治和常凯研究员等人巧妙地通过超声波辅助阳离子交换反应合成 CdSe/ Bi2Se3 核壳结构量子点,实现了量子点形貌和尺寸的控制。阳离子交换反应是一种快捷的、容易制备纳米材料的方法,通过该方法可以得到所需结构和尺寸的纳米颗粒。由于大部分半导体是由离子键构成,阴离子构成的晶格结构相对稳定,因此阳离子之间的交换不会改变晶格结构。结合现在量子点成熟的制备技术,制备出了高质量不同层厚的 Bi2Se3 为壳层的复合结构量子点(如图1),并系统研究了其光热转换,转换效率达到目前最好水平(近30%),具有很好的光热稳定性,并解释了其光热转换的微观机制。

该发现为制备具有层状生长习性的Bi2Se3量子点材料提供了一个新的思路,为进一步研究拓扑绝缘体纳米材料物性打下了基础,该方法可以拓展到其他材料体系的制备。该工作得到了科技部量子调控项目和国家自然科学基金的支持。研究成果发表在《Nano Research》上。(来源:中科院半导体所)

 
 
 
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