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oe1(光电查) - 科学论文

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  • 用于光电化学水氧化的II型n-n交错正交相V2O5/单斜相斜铋钒矿BiVO4异质结光阳极：制备、表征与实验验证

    摘要： 采用单一半导体材料的传统光阳极由于具有宽禁带、电荷迁移率低以及光生载流子分离效率差且复合迅速等特性，在光电化学（PEC）水氧化方面技术上并不可行。本研究的主要目的是通过简便的电沉积合成方法制备V?O?/BiVO? n-n异质结光阳极，以克服传统单一光阳极结构所遇到的技术瓶颈。此外，利用线性扫描伏安法（LSV）、瞬态光电流响应谱（IMPS）、电化学阻抗谱（EIS）、高分辨透射电镜（HR-TEM）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、拉曼光谱和紫外-可见光谱研究了BiVO?与V?O?之间能带势匹配和导电性差异的协同效应。随后在1.5 AM太阳模拟器下，使用标准三电极组装的PEC电池对光诱导水分解性能进行了评估。结果表明，V?O?/BiVO?异质结光阳极在相对于Ag/AgCl为1.5 V时实现了显著提高的光电流密度1.53 mA/cm2，分别是原始BiVO?（0.22 mA/cm2）和V?O?（0.21 mA/cm2）的6.9倍和7.3倍。这种提高归因于FTO/半导体、半导体/FTO和半导体/电解质界面处更低的电荷电阻，以及V?O?/BiVO?异质结光阳极中光注入电子的快速渡越时间（τ）为6.4毫秒。最后，利用实验结果重建了理论能带图，以验证V?O?与BiVO?之间的异质结排列，并阐明V?O?/BiVO?异质结光阳极中光生载流子的转移机制。

    关键词： 钒酸铋，n-n异质结，电荷分离，光电催化

    更新于2025-09-23 06:50:12

  • 基于还原氧化石墨烯修饰五氧化二钒薄膜的二氧化氮气体传感性能增强

    摘要： 我们在此展示了基于还原氧化石墨烯（rGO）修饰的五氧化二钒（V2O5）薄膜所实现的改进型NO2气体传感性能。除直流溅射生长的V2O5薄膜外，采用滴涂法将rGO覆盖于V2O5薄膜表面。由于rGO与V2O5分别具有p型和n型特性，rGO修饰的V2O5薄膜的电流-电压关系显著影响着多个p-n异质结的形成。初始状态下，相较于纯V2O5薄膜，rGO修饰后电流降低；而当rGO薄膜沉积在玻璃基底上时，电流则急剧上升。在所有传感器中，仅rGO修饰的V2O5传感器在150°C条件下对100ppm NO2展现出最大气体传感响应，其响应值较V2O5传感器提高了约61%。超高传感响应的详细机理可归因于rGO与V2O5界面处p-n异质结的形成与调控。此外，rGO表面含氧官能团等活性位点的存在也进一步增强了传感响应。因此，基于rGO修饰V2O5薄膜的传感器非常适用于NO2气体检测，可实现该气体的及时监测，从而有效防止其对生态系统造成危害。

    关键词： 二氧化氮气体、相对响应、直流溅射、p-n异质结、还原氧化石墨烯修饰的五氧化二钒薄膜

    更新于2025-09-23 16:19:46

  • 基于p型聚合物点与n型硫化镉异质结的α-茄碱有机-无机纳米颗粒分子印迹光电化学传感器

    摘要： 本研究建立了一种基于半导体有机聚合物点（Pdots）和无机硫化镉量子点（QDs）的分子印迹聚合物光电化学（MIP-PEC）传感器用于α-茄碱检测。具体而言，利用p型Pdots（p-Pdots）和n型CdS QDs（n-CdS）构建有机-无机纳米颗粒p-n异质结以增强信号响应，并计算其特定能级（VB/CB或HOMO/LUMO）应用于光电化学生物分析。同时，分子印迹技术与光电化学的结合克服了光电化学选择性不足的缺陷，基于异质结增强策略开发出具有高灵敏度和优异选择性的新型MIP-PEC传感器。简言之，本研究提出了半导体有机-无机纳米颗粒p-n异质结在分子印迹聚合物光电化学生物分析中的应用，并基于这些材料和方法成功制备了MIP-PEC传感器。在磷酸盐缓冲溶液（PBS）中可清晰观察到，由于更快的电子转移速度，醋酸-乙醇混合液洗脱与模板分子溶液孵育时光电流发生显著变化，该现象充分表明MIP-PEC传感器能特异性检测目标物。因此，该工作为α-茄碱提供了0.01至1000 ng·mL?1的线性范围及6.5 pg mL?1的检测限。此外，所制备的MIP-PEC传感器将验证实际应用效果。

    关键词： 光电化学传感器、分子印迹聚合物、p-n异质结、α-茄碱、有机-无机

    更新于2025-09-24 00:51:53

  • 可见光照射下FeWO<sub>4</sub>/BiPO<sub>4</sub> p-n异质结通过pH调控光催化降解罗丹明B

    摘要： 通过简单的水热法设计并合成了一种新型FeWO4/BiPO4纳米复合材料p-n异质结构。在所有不同FeWO4重量百分比制备的纳米复合材料中，30% FeWO4/BiPO4（S3）在可见光照射下降解罗丹明B和四环素时表现出最高的光催化性能。S3样品在中性条件下300分钟内对RhB的降解效率为87%，但有趣的是，在pH 3条件下，30分钟内观察到99%的降解效率且具有良好的可循环性。增强的光催化性能应归因于S3催化剂最大的电子-空穴对解离效率。通过GC-MS检测了催化过程中RhB的矿化情况。因此，基于实验结果，预测了FeWO4/BiPO4复合材料上可能的光催化机制，这表明该复合材料在处理纺织和制药废水方面具有巨大潜力。

    关键词： p-n异质结、罗丹明B、四环素、可见光照射、FeWO4/BiPO4、光催化降解

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 通过耦合石墨烯等离子体层提升ZnO纳米棒阵列LED的近紫外电致发光性能

    摘要： 短波长发光二极管（LED）具有高发射效率，这一引人入胜的研究领域因其重大的科学意义和实用价值仍需持续发展。本研究将经氧等离子体处理的石墨烯等离子体层引入ZnO纳米棒/p-GaN LED中以实现表面等离子体效应。与原始p-n结器件相比，石墨烯修饰的异质结使ZnO紫外（UV）电致发光（EL）强度提升了约4倍。时间分辨光谱和温度依赖性发光测量表明，这种EL增强源于ZnO激子与石墨烯表面等离子体的耦合。当前研究不仅为构建由一维纳米棒垂直阵列与二维石墨烯层组成的三维架构提供了契机，还提出了提升各类器件近紫外发射效率的有效策略。

    关键词： 氧化锌纳米棒、紫外发光二极管、石墨烯表面等离子体、p-n异质结

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 激光分子束外延（LMBE）技术生长的GaN p-n结

    摘要： 采用激光分子束外延（LMBE）技术，在氮气氛围中以适中生长温度制备了氮化镓（GaN）薄膜，并优化了其结构与光学特性。通过超高真空LMBE技术生长的GaN薄膜与p型Mg:GaN/蓝宝石衬底成功构建了p-n结二极管。该p-n结器件展现出1.2V低开启电压的整流特性，凸显了LMBE技术在实现氮化镓基发光二极管方面的应用前景。

    关键词： 氮化镓，激光分子束外延，p-n异质结

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • PEDOT:PSS/ZnO纳米线异质结在ITO涂层塑料衬底上的合成与表征及其在发光二极管中的应用

    摘要： 本文报道了在氧化铟锡（ITO）涂覆的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）塑料基底上生长的空穴传输聚合物聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT:PSS）与氧化锌（ZnO）纳米线形成的异质结。该异质结采用简单低成本的溶液法制备，通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、光致发光（PL）和电致发光（EL）测试对沉积薄膜及异质结进行表征。该混合异质结的电致发光与光致发光光谱显示出一个紫外（UV）近带边发射峰。电流-电压特性证实了聚合物与ZnO纳米线间形成了结区，并表现出良好的整流p-n结二极管特性。通过能带能量图阐释了异质结中的电荷转移过程。

    关键词： 氧化锌纳米线、PEDOT:PSS、柔性电致发光二极管、p-n异质结

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 盐辅助生长P型Cu<sub>9</sub>S<sub>5</sub>纳米片用于高响应度P-N异质结光电探测器

    摘要： 基于二维（2D）范德华（vdW）异质结构的p-n结是下一代电子学和光电子学中最具前景的替代方案之一。通过选择不同的二维过渡金属硫族化合物（TMDCs），这些p-n结具有定制的能带排列，并展现出卓越的光电探测器性能。工作在反向偏压下的p-n二极管通常因暗电流受抑制而具有高探测率，但量子效率较低导致响应度欠佳。耗尽层中更强的内建电场可通过减少载流子复合来提高量子效率。本研究采用盐辅助化学气相沉积（CVD）法合成了新型p型半导体Cu9S5，其具有直接带隙和高光学吸收系数。根据安德森异质结模型，Cu9S5中的高密度空穴使构建的Cu9S5/MoS2 p-n结具有强内建电场。因此，该异质结在反向偏压下暗电流低，光照时因高效电荷分离而呈现高光响应。该光电探测器展现出优异性能：光照条件下探测率达1.6×1012 Jones，响应度达76 A W?1。研究表明Cu9S5是制备高性能p-n异质结二极管的理想p型半导体材料。

    关键词： Cu9S5、二维金属硫族化合物、光电探测器、范德华外延生长、p-n异质结

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 基于垂直堆叠WSe?/Bi?Te? p-n异质结的自供电宽带光电探测器

    摘要： 半导体p-n异质结作为现代电子设备（如光电探测器、太阳能转换器件和发光二极管）的基本单元，近年来得到了广泛研究。本研究通过范德华外延生长技术将p型二硒化钨（WSe?）与n型碲化铋（Bi?Te?）垂直堆叠构建异质结，制备出高性能自供电宽带光电探测器。该p-n异质结器件在暗态下呈现显著整流特性，在光照条件下展现优异光伏性能：采用633 nm波长（功率密度26.4 mW/cm2）照射时，可获得18 nA的最大短路电流和0.25 V的开路电压，其数值在已报道的化学气相沉积法制备的二维范德华异质结中位居前列。得益于异质结构的宽带吸收特性，探测范围可扩展至可见光至近红外波段（375-1550 nm）。此外，由于结界面处高效的载流子分离过程，器件可作为自供电光电探测器工作——在零偏压条件下实现快速响应（≈210 μs）和高响应度（633 nm处20.5 A/W，1550 nm处27 mA/W）。这种兼具高光电响应度、快速响应时间和宽光谱响应特性的WSe?/Bi?Te? p-n异质结自供电光电探测器，在高速自供能宽带器件领域具有重要应用前景。

    关键词： p-n异质结、光电探测器、光伏效应、电荷转移、宽带、自供电

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 介孔TiO2/掺硼金刚石光催化剂的合成及其在深紫外光（λ = 222 nm）照射下的光催化活性

    摘要： 需要高效的光催化剂，尤其是用于水净化。本研究采用表面活性剂辅助溶胶-凝胶法，在掺硼金刚石（BDD）层上制备了介孔TiO?薄膜，其中自组装的两亲性表面活性剂胶束作为有机模板。扫描电子显微镜显示TiO?薄膜中存在均匀的介孔结构，孔径约20纳米，呈六方密堆积排列。广角X射线衍射和拉曼光谱证实其骨架结晶为锐钛矿相。电流-电压（I-V）测试表明TiO?/BDD异质结具有整流特性，确认形成了p-n异质界面。合成的介孔TiO?/BDD即使TiO?用量很少（15毫米×15毫米×约1.5微米厚度）也表现出良好的光催化性能。由于BDD和TiO?均发生光激发，必须使用深紫外光（λ=222纳米）作为光源以增强光催化活性。

    关键词： 光催化剂、水净化、薄膜、表面活性剂辅助溶胶-凝胶法、p-n异质结、深紫外光、介孔金属氧化物

    更新于2025-09-10 09:29:36