硒化铅纳米晶体的制备及其在光电化学型探测器中的应用

第五主族单硫属化合物与传统的过渡金属二硫属化合物具有类似的层状结构，因此能够采用相对简单的液相剥离方法进行相关低维材料的制备。相比于过渡金属二硫属化合物，第五主族单硫属化合物具有方向依赖的量子力学性质，因此表现出独特的物理化学性质。作为其中的典型代表，硒化铅材料具有较窄的带隙，较高的载流子传输速率，较大的介电常数等，在近年来受到人们的广泛关注。然而目前的大部分研究主要致力于硒化铅纳米材料的制备以及基于硒化铅的复合材料的应用，对于纯的硒化铅纳米晶体的制备和应用研究相对较少。

近期，深圳大学张晗教授（点击查看介绍）课题组报道了一种简便的液相剥离法制备硒化铅纳米晶体，如图1所示，制备所得的硒化铅纳米晶体的横向尺寸为62±14纳米，厚度约为10纳米。TEM和AFM结果均显示所得材料的尺寸较为均匀。XRD结果表明材料的晶体结构在液相剥离前后并没有明显的变化。UV-Vis谱图表明材料在紫外可见区域具有明显的吸收，在光电探测领域具有潜在的应用价值。

图1. 硒化铅纳米晶体的测试表征。

随后，作者将制备所得的硒化铅纳米晶体涂覆在ITO表面作为光电化学型探测器的工作电极，系统研究了其光电响应行为。如图2所示，硒化铅材料在中性和碱性电解质中均未发现明显的氧化还原反应，表示该材料在测试条件下具有较好的稳定性。该电极材料在不同波长下均展现出明显的光电响应行为，研究表明，其光电流密度随着光照强度的增加而明显增强，光响应率却呈现出相反的相应行为。此外，随着外加电场的增加，光电流密度和光响应率均呈现增大趋势。在外加电压为0 V的条件才，材料仍然具有明显的光电响应行为，这可能是由于在液相剥离过程中，材料的表面形成了一部分氧化层，导致了核壳异质结的出现，从而赋予了材料一定的自驱动响应行为。时间稳定性研究表明，在1000次循环后，器件仍然具有明显的光电响应，且其响应能力并未出现明显的衰减，表明硒化铅纳米晶体具有良好的实际应用价值。

图2. 硒化铅纳米晶体的光电响应行为研究。

该研究性论文近期发表在Advanced Functional Materials 上，深圳大学高凌锋、北京大学王睿和瑞典乌普萨拉大学Artem V. Kuklin为共同第一作者，通讯作者为深圳大学二维材料光电科技联合实验室张晗特聘教授和瑞典乌普萨拉大学Hans Ågren教授，深圳大学为第一完成单位。该工作得到了国家自然科学基金、广东省科技计划项目、深圳市科学技术创新基金以及河南省海外杰出人才培养中心资助等项目的支持。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

PbSe Nanocrystals Produced by Facile Liquid Phase Exfoliation for Efficient UV-Vis Photodetectors

Lingfeng Gao, Rui Wang, Artem V. Kuklin, Han Zhang, Hans Ågren

Adv. Funct. Mater., 2021, DOI: 10.1002/adfm.202010401

张晗教授简介

深圳大学特聘教授、深圳市黑磷工程实验室主任、博士生导师。美国光学学会会士、基金委“优青”、科睿唯安“高被引科学家（2018/2019）”、广东省科技领军人才等。长期从事低维材料光电器件相关研究，以通讯作者发表中科院一区论文超过100篇，包括Chemical Society Reviews, Coordination Chemistry Reviews, Physics Reports, PNAS, Science Advance, Nature Communications等，论文总被引超过39,000次，H-index指数111。张晗教授担任多个SCI期刊专题主编/编委、中国激光青年编委会秘书长、全国光学青年学术论坛第二届主席团副主席。科研成果获得教育部自然科学二等奖、中国产学研合作创新奖、中国光学十大进展、广东省丁颖科技奖、深圳市青年科技奖、深圳市自然科学奖等。

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