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鑭系納米片的光子發射調控與精細光譜結構解析 | 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域取得新進展。在ACS Nano期刊上發表了題為“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射調控與精細光譜結構解析，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，通過固相燒結加液相剝離法，制備出多彩發光的摻稀土二維納米片，實現了超大光譜范圍的光子發射調控，解析了光譜精細電子能級結構。所制備的摻Er硒化銦納米片物理和化學性質穩定，具有明顯的丁達爾效應，且發光性能優良。
在近紅外光的激發下，所制備的二維納米片同時實現了上轉換與下轉換發光，發光范圍覆蓋紫外-可見-近紅外三個區域。通過研究超低溫（4K）精細發光光譜，觀測到了在二維尺度下的鉺離子豐富的次能級躍遷發射。團隊深度解析了鑭系鉺離子在二維硒化鋅基質中的電子能級精細結構。
圖3 ZnSe:Er納米片在近紅外980 nm激光激發下和紫外365 nm激光筆照射下的多彩發光
將發光性能優異的納米片與機械性能優異的光學硅膠PDMS結合，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，通過構建鉺離子的兩個次能級躍遷強度比與溫度變化的關系，所制備器件展現出了優異的溫度傳感特性。本工作系統且深入地研究了二維材料的超寬光譜范圍的光子發射調控及精細電子能級結構，對于基礎物理光學研究及傳感檢測應用具有重要的價值與意義。相關工作得到了國家自然科學基金青年項目，浙江兩化融合聯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。
文獻信息
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