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二维过渡金属二硫化物介导的长程表面等离子体共振生物传感器
摘要: 二维过渡金属二硫化物(TMDCs)作为有望替代石墨烯的等离激元支持材料,在传感领域展现出应用潜力。本研究提出一种基于TMDCs介导的长程表面等离激元共振(LRSPR)成像生物传感器,其成像灵敏度(>2倍)和检测精度(>10倍)较传统表面等离激元共振(cSPR)生物传感器均有显著提升。研究发现,通过集成TMDC层可增强LRSPR传感器的成像灵敏度——这与先前报道的石墨烯介导cSPR成像传感器(其成像灵敏度随石墨烯层数增加而降低)形成鲜明对比。该TMDCs介导LRSPR传感器的成像灵敏度增强效应源于传感介质/金界面与金/Cytop层界面(折射率与传感介质匹配)处LRSPR的传播特性。通过调节金膜厚度和Cytop层厚度,可为任意已知TMDC层集成数量及分析物折射率的LRSPR传感器实现最优成像灵敏度。该TMDCs介导LRSPR成像传感器在化学传感和生物传感领域具有潜在应用价值。
关键词: 检测精度、生物传感器、长程表面等离子体共振、二维过渡金属二硫化物、成像灵敏度
更新于2025-09-23 15:21:01
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基于液态剥离二硫化钨(WS?)替代PEDOT:PSS的17%效率有机太阳能电池
摘要: 据报道,液相剥离二维过渡金属二硫化物(TMDs)被应用于非富勒烯有机太阳能电池的空穴传输层(HTLs)。研究表明,将少层WS2或MoS2悬浮液直接溶液加工到透明氧化铟锡(ITO)电极上时,无需任何后续处理即可改变其功函数。研究发现,以WS2为空穴传输层的器件在ITO基底上展现出比MoS2更高的均匀性,且始终能获得比基于聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)和MoS2的电池更优异的性能——包括更高的功率转换效率(PCE)、改善的填充因子(FF)、增强的短路电流(JSC)以及更低的串联电阻。当采用三元体异质结PBDB-T-2F:Y6:PC71BM体系并以WS2作为空穴传输层时,电池实现了17%的最高PCE(填充因子78%、开路电压0.84V、短路电流密度26 mA cm?2)。通过分析器件的光学特性和载流子复合行为发现,性能提升很可能源于WS2基电池中优化的光子结构与降低的双分子复合损耗的共同作用。该PCE值是目前二维电荷传输中间层有机太阳能电池报道的最高值,凸显了TMDs作为低成本高效有机光伏空穴传输层的应用潜力。
关键词: 液体剥离、二维过渡金属二硫化物、非富勒烯有机太阳能电池、空穴传输层、二硫化钼、二硫化钨
更新于2025-09-19 17:13:59
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[2019年IEEE欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 德国慕尼黑(2019年6月23日-27日)] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 二维过渡金属二硫化物的直接激光合成
摘要: 具有优异力学、电子和光学性能的纳米材料(相较于块体材料)的出现,要求发展一种能实现规?;?、低成本合成的稳健技术。激光加工工艺可满足这一需求——该技术能以高精度和卓越的空间可控性制备此类材料[1]。针对石墨烯和纳米结构金属氧化物等纳米材料的直接激光合成技术,已在众多应用领域得到深入研究[2,3]。然而迄今为止,关于二维过渡金属硫化物(2D-TMDCs)激光加工的报道仍寥寥无几[4],现有研究主要利用激光辐射通过升华作用将TMDC薄膜减薄至单分子层厚度[1]。但这种自上而下的方法难以实现大面积规?;?,且后续还需光刻图案化等工艺才能制备分立器件。 本文提出一种二维MoS?和WS?层的局部合成与图案化新方法。在常温常压环境下,通过对平面基底表面涂覆的特定前驱体进行空间选择性可见光激光辐照,即可实现这些材料的合成。随后单步完全去除未曝光的前驱体区域,即可显露出合成的2D-TMDCs。该方法能制备出横向尺寸接近聚焦激光束衍射极限的微图案化薄膜。图1(a)光学显微照片展示了激光合成的MoS?轨迹,清晰呈现无前驱体残留的规整微图案。采用此方法,我们已在多种玻璃和晶体基底上实现了厚度低至三个分子层(MoS?)和单层(WS?)的局部合成。通过调整前驱体化学成分和激光参数,可调控薄膜质量与厚度。我们运用多种微探针和光谱技术(包括光致发光光谱PL和X射线光电子能谱XPS)评估了沉积MoS?和WS?结构的品质与厚度。最后通过制备薄膜晶体管(TFT)验证了薄膜的电学功能——图1(b)展示了采用激光合成MoS?沟道的TFT转移特性曲线(源漏电流与栅压关系)。
关键词: 二维过渡金属二硫化物,WS2,MoS2,直接激光合成,薄膜晶体管
更新于2025-09-11 14:15:04
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hBN层厚度上的单分子层
摘要: 二维过渡金属硫族化合物单层(如MoS?或WSe?)的光学特性主要由激子(库仑束缚的电子-空穴对)主导。通过基于密度泛函理论计算中GW波函数求解Bethe-Salpeter方程,我们研究了六方氮化硼(hBN)包围层存在时的屏蔽效应。我们计算了准粒子能隙及中性激子基态结合能Eb随hBN层厚度的变化关系。本文证明该理论水平下的屏蔽效应作用范围比普遍认知更短:三层hBN(约1纳米)封装WSe?单层即可使Eb降低20%,而厚hBN的最大降幅为27%。我们还对堆叠hBN层上沉积的WSe?单层进行了类似计算,并将这些结果与近期提出的量子静电异质结构方法进行对比。
关键词: GW波函数、密度泛函理论、六方氮化硼、二维过渡金属二硫化物、贝特-萨尔彼得方程、激子
更新于2025-09-04 15:30:14