微米和纳米

锡添加物增强了纳米粒子的光致发光

美国能源部阿姆斯实验室的研究人员研制出了具有改进的光致发光的锗纳米颗粒,使这些纳米颗粒成为太阳能电池和成像探头的有潜力的材料。该研究小组发现,通过添加锡到纳米颗粒的锗核中,其晶格结构更好地匹配了硫化镉涂层的晶格结构,硫化镉涂层使得颗粒吸收更多的光(Chemistry of Materials,“Germanium–Tin/Cadmium Sulfide Core/Shell Nanocrystals with Enhanced Near-Infrared Photoluminescence”)。

锡添加物增强了纳米粒子的光致发光

具有硫化镉涂层的锗锡纳米颗粒的电子显微镜图像。(图片来源:阿姆斯实验室)

阿姆斯实验室的科学家艾米莉·史密斯(Emily Smith)说:“对于一种光伏材料来说,显然吸收光线是第一部分,将太阳能转化为电能是第二部分。“所以你需要一个能有效做到上述两个部分的材料。锗对光伏材料具有一些理想的特性,但不幸的是,它不能很好地吸收光。”

部分问题是锗纳米颗粒的外表面随时长变化,主要是氧化。阿姆斯实验室科学家Javier Vela的研究小组以前的研究发现,纳米涂层(通常被称为表面钝化)改善了纳米颗粒吸收光的能力。

“我们实际上并没有测量吸收率,”Smith解释说,“我们测量发光 – 光子被吸收后发出的光量。”

Smith补充说:“锗不能很好地吸收光的事实,简单来说是因为,它是一种间接的带隙材料,我们正在努力制造一种更直接的带隙材料,能够更好地吸收光。”

根据研究文献,锡的添加物似乎改善了锗的光吸收性能。然而,阿姆斯实验室的研究人员发现,即使添加锡,纳米颗粒仍然需要表面涂层。但他们也发现,表面涂层的原子结构与芯材之间的关系可以进一步提高光吸收。

采用的具体方法被称为连续离子层吸附和反应或“SILAR”,几年前首次适用于IV族胶体。

Vela说:“我们一直在发展多年来发展用于生长制备复杂的核/壳和其他明确定义的纳米颗粒所需的专业知识,”“通过与Emily Smith的团队合作,在纳米级尺度,我们希望继续在我们的操纵和引导能源流动方面取得进展。”

使用透射电子显微镜成像和粉末X射线衍射来研究纳米粒子的结构特征、拉曼光谱和光致发光光谱,从而量化晶格应变和光致发光行为,该团队发现了核心中锡的量与核心晶格对硫化镉外壳晶格的匹配程度之间的关系。

Smith说:“原子在纳米晶体核心内的一个非常特定的位置,当你在纳米晶体周围采用外壳时,外壳的原子可能与核心原子不完全匹配。”“以前只使用锗材料,核心和外壳并不完美匹配。”

她说:“当我们研究锗锡颗粒时,我们认为它们工作得更好,因为原子的间距更好地匹配了我们在涂层中使用的原子的间距。”“通过这样做,你会得到更完美的外壳,这种外壳不太可能导致纳米颗粒表面发生化学变化。”

除了光电技术之外,这种材料的另一个潜在用途是在显微镜或成像中,研究人员通常需要用纳米颗粒“探针”来“标记”蛋白质或其他特征,使其更易于看清和研究。

原文链接:

httpss://www.nanowerk.com/nanotechnology-news/newsid=48754.php

此文来源于实验帮商城(www.labbang.com),实验帮商城是国内领先的光电领域产品采购供应平台。

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