ACS Nano&APL導讀：DOE/Brookhaven National Laboratory發現量子點可加快半導體光電轉換

研究發現了一種能夠改良太陽能電池、光觸媒、光敏元件和其他光電設備的極具前景的新方式。

科學家將捕光性能優良的量子點與電阻可調的層狀硫化錫半導體混合合成了一種捕光性能增強且能量轉換高效的混合材料，這為在能量收集光伏系統、光觸媒和LED等領域的應用做了鋪墊。

單納米晶體光譜能夠識別零維CdSe/ZnS納米晶體（量子點）和二維層狀硫化錫非放射性能量轉換，后者能量轉換效率會隨硫化錫層數增多而提高。

利用太陽能 、設計捕光或感光裝置需要既能高效吸收光能又可將光能轉化成高移動電流的材料。找到兩種性能兼備的單一材料極具挑戰性，因此科學家一直在做實驗，將不同材料合成符合條件的“混合物”。

物理化學家Mircea Cotlet是Brookhaven功能納米材料中心(CFN)該項研究的負責人，他表示，“像硫化錫這樣的二維金屬二硫化物具有得天獨厚的性質（包括高表面體積比），因此在太陽能轉化和光檢測器應用中前景廣闊。但是沒有半導體同時擁有以上所有特性。這些材料非常薄且吸光能力差，因此我們試著將它們與其他光吸收量子點納米材料混合，以通過能量轉換改良性能。”

ACS Nano最近發表的一篇文章描述了對混合量子點/硫化錫材料進行的基礎研究。文章分析了光如何激發量子（量子由心部為硒化鎘，表層為硫化鋅的材料生成），量子又怎樣將吸收的能量轉移到硫化鋅周圍的層狀結構。

3月24日發表在Applied Physics Letters的文章描述道，混合材料大幅提高了光場效應晶體管的性能，其對光電流的反應（將光能轉化為電流）比硫化錫材質晶體管強500倍。

Center for Functional Nanomaterials 的材料科學家、APL論文的聯合作者Chang-Yong Nam 表示，“這種能量轉換是自然界光合作用的關鍵一步。科學家一直想在用捕光電子設備模仿這一原理，但是這對于我們研究的二硫化物來說尤為困難。我們的設備同時具有兩種能量轉換過程和新型低維材料帶來的優勢。”

原文鏈接：

ACS Nano:Nonradiative Energy Transfer from Individual CdSe/ZnS Quantum Dots to Single-Layer and Few-Layer Tin Disulfide

APL:Hybrid quantum dot-tin disulfide field-effect transistors with improved photocurrent and spectral responsivity