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通过NiS@NiO/rGO有效调节ZnO的绿光发射

2024年04月03日 16:53  

引文格式
Xiangjia Liu, Jin Li*. “A method for effectively regulating the green emissions of ZnO through NiS@NiO/rGO”. Applied Surface Science, 2021, 556: 149805.
题目
通过NiS@NiO/rGO有效调节ZnO的绿光发射
Title
A method for effectively regulating the green emissions of ZnO through NiS@NiO/rGO
专家照片

座右铭
牢记高校教师的神圣职责,不断提升自身教学、科研水平,立德树人,为党和国家培养出更多高层次人才。
个人简介
李锦,教授,博士,博士生导师,主要从事半导体纳米材料方面的科学研究。在Applied Surface Science, Inorganic Chemistry, Ceramics International, Optical Materials, Journal of Alloy & Compounds, CrystEngComm等国内外权威学术期刊上发表论文90余篇,第一发明人获得国家授权发明专利6项。主持完成多项国家级、省部级、厅局级和校级项目,参与完成多项各类科研项目,在研国家自然科学基金项目1项和自治区自然科学基金面上项目1项。2019年,入选自治区优秀青年科技创新人才培养项目。获得自治区科技进步奖2项,荣获自治区自然科学优秀学术论文奖1项。
研究领域
半导体纳米材料与器件物理
研究背景/选题意义/研究价值
ZnO具有电子迁移率和激子结合能高,清洁无污染等特点,在光学材料领域具有重要的研究价值。本研究立足于ZnO可见光发射来源不明的研究现状,创新性地采用近零带隙材料还原氧化石墨烯(rGO)和硫化镍(NiS)异质结来有效调控ZnO本征缺陷和光致发光(PL)性能。通过控制多个变量研究其对ZnO PL性能的影响,揭示ZnO可见光发射机制。
主要研究内容
ZnO及其复合材料的稳定绿光发射源于电子的猝灭、锌间隙缺陷(Zni)与表面氧缺陷之间的关系。NiS@NiO的引入使ZnO的带隙变窄,导带(CB)和价带(VB)电位移至较低的能态,有效地增加了吸收同时在ZnO表面引入了大量氧缺陷。进一步添加还原氧化石墨烯(rGO)有效地促进了电子从CB向费米能级(Ef)的迁移。这些效应有效地增强了ZnO的绿色发光,同时抑制了紫外发光。通过分析和讨论得知绿色发射源自电子在表面氧缺陷和Zni之间淬灭而来。并提出了近零带隙NiS@NiO/rGO显著增强ZnO绿色荧光发射机制,为制备性能更优异的ZnO光电器件提供了新的思路和方法。

图1 ZnO/NiS@NiO/rGO (ZNNG)样品的透射电子显微镜图(a)和高倍透射电子显微镜图(b)–(d) (c1)–(c3)

图2 ZNNG样品光致发光激发谱图

图3 ZNNG样品绿光发射增强机理图

主要创新点
创新性引入近零带隙材料NiS@NiO/rGO显著增强了ZnO纳米材料的绿色荧光发射。通过引入近零带隙材料,调节了ZnO的形貌、结构、缺陷态和载流子迁移,显著增强了ZnO的绿光发射,给出了增强ZnO绿色荧光发光性能的物理机制。

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