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鑭系納米片的光子發(fā)射調(diào)控與精細光譜結(jié)構(gòu)解析 | 前沿用戶報道
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成果簡介
二維材料憑借*的物理和化學特性，有助于制備原子級超薄的光電子器件，近年來引起廣泛的研究興趣。在光學性能調(diào)控及傳感檢測方面，二維材料也具有很大的研究及應用潛力。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，中國計量大學白功勛，徐時清教授團隊與香港理工大學郝建華教授團隊開展合作，在二維光電子材料與器件研究領(lǐng)域取得新進展。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)控與精細光譜結(jié)構(gòu)解析，及其顯示與溫度傳感應用）的研究論文，第一作者為中國計量大學研究生劉源。
圖文導讀
團隊通過選擇寬禁帶半導體ZnSe，通過固相燒結(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，解析了光譜精細電子能級結(jié)構(gòu)。所制備的摻Er硒化銦納米片物理和化學性質(zhì)穩(wěn)定，具有明顯的丁達爾效應，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實現(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-近紅外三個區(qū)域。通過研究超低溫（4K）精細發(fā)光光譜，觀測到了在二維尺度下的鉺離子豐富的次能級躍遷發(fā)射。團隊深度解析了鑭系鉺離子在二維硒化鋅基質(zhì)中的電子能級精細結(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)異的納米片與機械性能優(yōu)異的光學硅膠PDMS結(jié)合，制備出柔性可拉伸的復合材料薄膜器件，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，通過構(gòu)建鉺離子的兩個次能級躍遷強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)控及精細電子能級結(jié)構(gòu)，對于基礎(chǔ)物理光學研究及傳感檢測應用具有重要的價值與意義。相關(guān)工作得到了國家自然科學基金青年項目，浙江兩化融合聯(lián)合基金重點支持項目和浙江省自然科學基金重大項目的資助。
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