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鑭系納米片的光子發(fā)射調(diào)控與精細(xì)光譜結(jié)構(gòu)解析 | 前沿用戶(hù)報(bào)道
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成果簡(jiǎn)介
二維材料憑借*的物理和化學(xué)特性，有助于制備原子級(jí)超薄的光電子器件，近年來(lái)引起廣泛的研究興趣。在光學(xué)性能調(diào)控及傳感檢測(cè)方面，二維材料也具有很大的研究及應(yīng)用潛力。然而二維材料的多彩發(fā)光和可控制備依然是研究難題。
為此，中國(guó)計(jì)量大學(xué)白功勛，徐時(shí)清教授團(tuán)隊(duì)與香港理工大學(xué)郝建華教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)展合作，在二維光電子材料與器件研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展。在ACS Nano期刊上發(fā)表了題為“Ultrabroadband Tuning and Fine Structure of Emission Spectra inLanthanide Er-Doped ZnSe Nanosheets for Display and Temperature Sensing” （鑭系鉺摻雜硒化鋅納米片的超寬帶光子發(fā)射調(diào)控與精細(xì)光譜結(jié)構(gòu)解析，及其顯示與溫度傳感應(yīng)用）的研究論文，第一作者為中國(guó)計(jì)量大學(xué)研究生劉源。
圖文導(dǎo)讀
團(tuán)隊(duì)通過(guò)選擇寬禁帶半導(dǎo)體ZnSe，通過(guò)固相燒結(jié)加液相剝離法，制備出多彩發(fā)光的摻稀土二維納米片，實(shí)現(xiàn)了超大光譜范圍的光子發(fā)射調(diào)控，解析了光譜精細(xì)電子能級(jí)結(jié)構(gòu)。所制備的摻Er硒化銦納米片物理和化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有明顯的丁達(dá)爾效應(yīng)，且發(fā)光性能優(yōu)良。
在近紅外光的激發(fā)下，所制備的二維納米片同時(shí)實(shí)現(xiàn)了上轉(zhuǎn)換與下轉(zhuǎn)換發(fā)光，發(fā)光范圍覆蓋紫外-可見(jiàn)-近紅外三個(gè)區(qū)域。通過(guò)研究超低溫（4K）精細(xì)發(fā)光光譜，觀測(cè)到了在二維尺度下的鉺離子豐富的次能級(jí)躍遷發(fā)射。團(tuán)隊(duì)深度解析了鑭系鉺離子在二維硒化鋅基質(zhì)中的電子能級(jí)精細(xì)結(jié)構(gòu)。
圖3 ZnSe:Er納米片在近紅外980 nm激光激發(fā)下和紫外365 nm激光筆照射下的多彩發(fā)光
將發(fā)光性能優(yōu)異的納米片與機(jī)械性能優(yōu)異的光學(xué)硅膠PDMS結(jié)合，制備出柔性可拉伸的復(fù)合材料薄膜器件，可以抵抗液氮溫度的處理。隨著溫度的變化，所制備的器件呈現(xiàn)出從綠色到紅色的顏色變化，具有豐富的顯示特性。另外，通過(guò)構(gòu)建鉺離子的兩個(gè)次能級(jí)躍遷強(qiáng)度比與溫度變化的關(guān)系，所制備器件展現(xiàn)出了優(yōu)異的溫度傳感特性。本工作系統(tǒng)且深入地研究了二維材料的超寬光譜范圍的光子發(fā)射調(diào)控及精細(xì)電子能級(jí)結(jié)構(gòu)，對(duì)于基礎(chǔ)物理光學(xué)研究及傳感檢測(cè)應(yīng)用具有重要的價(jià)值與意義。相關(guān)工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目，浙江兩化融合聯(lián)合基金重點(diǎn)支持項(xiàng)目和浙江省自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目的資助。
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