Author Affiliations
Abstract
Department of Physics, Institute of Engineering and Technology, Srinivas University, Mukka, Surathkal, Mangalore-574146, Karnataka, India
Manganese (Mn) doped cadmium sulphide (CdS) nanoparticles were synthesized using a chemical method. It was possible to decrease CdS : Mn particle size by increasing Mn concentration. Investigation techniques such as ultraviolet?visible (UV?Vis) absorption spectroscopy and photoluminescence (PL) spectroscopy were used to determine optical properties of CdS : Mn nanoparticles. Size quantization effect was observed in UV?Vis absorption spectra. Quantum efficiency for luminescence or the internal magnetic field strength was increased by doping CdS nanoparticles with Mn element. Orange emission was observed at wavelength ~630 nm due to 4T1 → 6A1 transition. Isolated Mn2+ ions arranged in tetrahedral coordination are mainly responsible for luminescence. Luminescence quenching and the effect of Mn doping on hyperfine interactions in the case of CdS nanoparticles were also discussed. The corresponding weight percentage of Mn element actually incorporated in doping process was determined by atomic absorption spectroscopy (AAS). Crystallinity was checked and the average size of nanoparticles was estimated using the X-ray diffraction (XRD) technique. CdS : Mn nanoparticles show ferromagnetism at room temperature. Transmission electron microscopy (TEM) images show spherical clusters of various sizes and selected area electron diffraction (SAED) patterns show the polycrystalline nature of the clusters. The electronic states of diluted magnetic semiconductors (DMS) of Ⅱ?Ⅵ group CdS nanoparticles give them great potential for applications due to quantum confinement. In this study, experimental results and discussions on these aspects have been given.
synthesis characterization undoped CdS nanoparticles Mn-doped CdS nanoparticles non-aqueous chemical method Journal of Semiconductors
2023, 44(12): 122502
Author Affiliations
Abstract
1 College of Physics and Electronic Information Yunnan Normal University, Yunnan Kunming 650500, P. R. China
2 Yunnan Provincial Key Laboratory for Photoelectric Information Technology, Yunnan Normal University, Yunnan Kunming 650500, P. R. China
3 Key Laboratory of Advanced Technique & Preparation for Renewable Energy Materials, Ministry of Education Yunnan Normal University, Yunnan Kunming 650500, P. R. China
Monolayer molybdenum disulfide (MoS2) has weak light absorption due to its atomically-thin thickness, thus hindering the development of MoS2-based optoelectronic devices. CdSxSe has excellent photoelectric performance in the visible light range, and its nanostructure shows great potential in new nanoscale electronic and optoelectronic devices. In this work, a composite photodetector device with the combination of monolayer MoS2 nanosheets and CdSSe nanobelts has been successfully prepared, which can not only maintain the inherent excellent properties of the two blocks, but also play a synergistic role between them, thus improving the photoelectric performance of the device. The monolayer MoS2 nanosheet /CdSSe nanobelt photodetector has a wide spectral response range (400–800nm), high responsivity (527.22A/W) and large external quantum efficiency (EQE) (%). Compared with the isolated monolayer MoS2 nanosheet, both the responsivity and EQE of the hybrid photodetector are increased by 117.4 times under 620nm illumination. This study provides a way to prepare hybrid photodetectors with wide spectral response and high responsivity.
Monolayer MoS2 CdS0.42Se0.58 nanobelt photodetectors Journal of Advanced Dielectrics
2023, 13(6): 2345004
1 中国地质大学(北京)材料科学与工程学院，北京 100083
2 中国地质大学(北京)珠宝学院，北京 100083
上转换材料与光催化剂复合可以产生吸收光谱“红移”的效果，对提高光催化剂的降解效率具有重要意义。为了提高CdS对近红外光的利用率，通过高温固相反应法合成了冰晶石结构上转换发光材料K3ScF6∶Tm3+,Yb3+，并采用高能球磨法将其与CdS复合制备出一种新型光催化复合材料K3ScF6∶Tm3+,Yb3+/CdS。采用X射线粉末衍射(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)、荧光光谱(PL)和紫外-可见漫反射吸收光谱对其成分、结构和性能进行了系统表征。同时，对不同复合比例下制备的复合催化剂对罗丹明B(RhB)的光降解效率和K3ScF6∶Tm3+,Yb3+/CdS光催化复合材料的光催化机理进行了研究。结果表明，K3ScF6∶Tm3+,Yb3+和CdS的最佳复合比为3.6∶1，上转换发光材料K3ScF6∶Tm3+,Yb3+的引入协同促进了CdS的光催化作用，光催化过程中·OH与·O2-均参与了对RhB的降解，并且·OH起主要作用。此外，在最佳复合比下，经过80 min，K3ScF6∶Tm3+,Yb3+/CdS样品降解率达到99.9%，与未复合的CdS相比，降解率提高了近50倍。所有结果表明K3ScF6∶Tm3+,Yb3+/CdS光催化复合材料在光催化领域具有潜在的应用价值。
冰晶石结构 上转换 高能球磨 光催化 cryolite structure up-conversion high-energy ball mill photocatalysis K3ScF6:Tm3+,Yb3+ K3ScF6∶Tm3+,Yb3+ CdS CdS
1 金陵科技学院材料工程学院, 南京 211169
2 金陵科技学院理学院, 南京 211169
3 中国电子科技集团公司第二十八研究所, 南京 210007
4 2.金陵科技学院理学院, 南京 211169
Cu2ZnSnS4薄膜因其元素地壳含量丰富、无毒且具有优异的光电性能, 受到研究者的广泛关注。本文基于纳米墨水法用Cd部分取代Zn制成了Cu2(CdxZn1-x)SnS4(CCZTS)薄膜, 研究退火时间和后退火温度对薄膜及其太阳电池性能的影响。研究结果表明, 所制备的薄膜为CCZTS相, 无其他杂相, 薄膜表面平整且致密, 结晶性较好。随着退火时间增加, 薄膜的晶粒尺寸有所增大, 薄膜太阳电池的pn结质量得到提升, 其性能也随之提高。通过对薄膜太阳电池进行后退火处理, 分析了吸收层的元素扩散对电池性能的影响, 在Cd元素形成梯度分布时, 电池性能有所提高。随着后退火温度的增加, 其电池性能和pn结质量呈现先提高后下降的趋势。经后退火300 ℃处理后, 电池转换效率最佳, 为3.13%。
Cu2(CdxZn1-x)SnS4薄膜 CCZTS/CdS太阳电池 退火时间 后退火 纳米墨水法 化学浴沉积 Cu2(CdxZn1-x)SnS4 thin film CCZTS/CdS solar cell annealing time post-annealing nano-ink method chemical bath deposition
1 太原科技大学 应用科学学院，山西 太原 030024
2 山西量界数字科技有限公司，山西 太原 030021
报道了一种以邻苯二甲酸前体结晶作为基质包覆碳点制备固态荧光材料的方法。通过改变溶剂，微波合成分别发射蓝色和绿色荧光的晶态碳点。详细的结构和光谱表征后发现，在形成碳点的同时，由邻苯二甲酸前体结晶在碳点的周围生长了晶态基质，该基质对碳点的分散作用有效阻断了碳点的聚集，从而阻止了碳点荧光猝灭的发生。并且，晶态基质结构的变化导致了碳点碳核和基质界面处吡啶氮类基团增多，从而致使该碳点发光颜色变化。鉴于其优异的发光性能，所制备晶态碳点用于封装白光发光二极管器件（WLED）。通过与商用荧光粉相结合，蓝色光碳点封装的WLED在色度坐标为（0.37，0.36）时获得了相关色温4 061 K、显色指数88.4的暖白光。而绿色光碳点封装的WLED在色度坐标为（0.36，0.34）时获得了相关色温44 678 K、显色指数85的暖白光。优异的光度学参数赋予这些荧光纳米材料在光电领域潜在的应用价值。
晶态碳点 多色发光 吡啶氮类基团 发光二极管 crystalline CDs multicolor luminescence pyridine nitrogenous groups LED
1 伊犁师范大学物理科学与技术学院，伊宁835000
2 伊犁师范大学新疆凝聚态相变与微结构实验室，伊宁835000
本文基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法，采用第一性原理研究了含Cd空位缺陷CdS和含S空位缺陷纤锌矿CdS的几何结构、能带结构、电子态密度及光学性质。通过计算分析可知，含Cd空位缺陷的CdS体系均为p型半导体，含S空位缺陷的CdS体系跃迁方式均由直接跃迁变为间接跃迁。Cd、S空位缺陷的CdS体系的态密度总能量降低。空位CdS体系相较于本征CdS体系的静介电常数均有提高，并随着空位浓度的增大而增大，Cd空位缺陷体系更为明显，极化能力得到显著提升。空位Cd的CdS体系相较于本征CdS体系在红外波段存在明显的吸收，空位S的CdS体系相较于本征CdS体系在可见光波段存在明显的吸收。
半导体 空位 第一性原理 电子结构 光学特性 CdS CdS vacancy semiconductor firstprinciple electronic structure optical characteristic
东华理工大学核技术应用教育部工程研究中心， 南昌 330013
硫化亚锗(GeSe)具有合适的禁带宽度、高的吸收系数和高的载流子迁移率等优异的光电特性，且组分简单、低毒和储量丰富，特别适合作为光伏吸收材料。本文基于新型太阳电池吸收层材料GeSe构筑了结构为金属栅线/AZO/i-ZnO/CdS/GeSe/Mo/玻璃的薄膜太阳电池，分别模拟分析了缓冲层和吸收层的厚度、掺杂浓度，以及吸收层体缺陷密度对器件性能的影响。经过优化CdS缓冲层厚度和掺杂浓度以及GeSe吸收层厚度和掺杂浓度，器件获得高达27.59%的转换效率。这些结果表明GeSe基薄膜太阳电池有成为高效光伏器件的潜力。
硫化亚锗吸收层 硫化镉缓冲层 太阳电池 厚度 掺杂浓度 体缺陷 模拟 GeSe absorber layer CdS buffer layer solar cell thickness doping concentration bulk defect simulation
1 福州大学 物理与信息工程学院, 平板显示技术国家地方联合工程实验室, 福建 福州 350108
2 中国福建光电信息科学与技术创新实验室(闽都创新实验室), 福建 福州 350108
量子点由于其优异的光学和电学特性, 在新型光电器件领域是一种极具前景的明星材料。本文通过将核壳CdSe/CdS量子点封装到聚二甲基硅氧烷-聚脲(PDMS-PUa)聚合物基质中制备CdSe/CdS@PDMS-PUa复合材料, 发现了其光致发光强度和荧光量子产率的水致增强现象, 经荧光衰减曲线和漫反射光谱分析, 解释了该现象是来自于水中的H3O+和OH-对量子点表面缺陷的有效钝化, 使得量子点的晶胞更趋于理想化。进一步通过实验发现, 当复合材料从水中取出干燥后, 由于量子点表面缺陷态又重新暴露, 光致发光强度和荧光量子产率又恢复到初始值。受所发现的荧光可逆现象的启发, 本文基于CdSe/CdS@PDMS-PUa复合材料提出了一种具有荧光响应的液体高度传感器, 通过荧光亮度的变化可以判断容器内液体的高度值。这些发现不仅揭示了CdSe/CdS量子点水致荧光可逆特性, 同时拓宽了量子点聚合物复合材料在光电领域的应用, 具有重要的科学意义和应用前景。
CdSe/CdS量子点 水 荧光可逆 缺陷钝化 传感 CdSe/CdS quantum dots polymer water photoluminescence reversibility sensing
1 无锡商业职业技术学院 汽车技术学院, 江苏 无锡 214153
2 盐城工学院 材料科学与工程学院, 江苏 盐城 224002
以叶酸和N-(膦酰基甲基)亚氨基二乙酸为原料, 制备了具有丰富氮含量(10.0%)和高荧光量子产率(23.64%)的N,P-CDs。由于Hg2+与N, P-CDs之间的电子转移作用, N,P-CDs的荧光将被猝灭, 基于此构建了半胱氨酸/同型半胱氨酸(Cys/Hcy)增强型纳米探针。利用Hg2+和硫醇基团之间更强的相互作用, 实现Cys/Hcy的检测。Cys的测定在0.1~150 μmol/L范围内存在线性关系, Hcy的测定在0.1~100 μmol/L范围内存在线性关系, 检测限分别为30 nmol/L和50 nmol/L。此外, 本文所制备的N,P-CDs具有较强的抗基质干扰能力, 可用于自来水和尿液等真实样品检测; 因其超低的细胞毒性和出色的细胞渗透性, 可用于检测活细胞内的Hg2+/Cys, 在生物传感方面具有较为广阔的应用前景。
荧光探针 半胱氨酸检测 同型半胱氨酸检测 细胞成像 N,P-CDs N,P-CDs fluorescent probes cysteine detection homocysteine detection cell image
1 天津城建大学 理学院, 天津 300384
2 中企众鑫（天津）工业设计有限公司, 天津 300384
制备了水溶性半胱氨酸修饰的CdTe和CdTe/CdS核壳结构量子点, 实现了对叶酸分子的特异性荧光标记, 可作为具有应用潜力的叶酸浓度快速测定荧光探针。实验结果表明, 叶酸分子可以使CdTe量子点发生明显的荧光猝灭, 而在CdTe/CdS核壳结构量子点中, 没有观察到这种猝灭行为。本文采用Stern-Volmer方程对荧光猝灭机制进行了分析, 研究表明该猝灭机制是静态荧光猝灭。CdTe量子点在与叶酸分子作用过程中, 荧光光谱发射峰发生了约35 nm的蓝移, 热力学计算表明, 量子点可能与叶酸分子通过静电作用形成了络合结构。
荧光 量子点 叶酸 猝灭 CdTe/CdS核壳结构 fluorescence quantum dots folate quenching CdTe CdTe CdTe/CdS core-shell structure
