Schematisk modell av MAPbBr3||MoS2 epitaxiell relation. Kredit:Science China Press
Lösningsbearbetade nanoskivor av övergångsmetallkalkogenid (TMD) uppvisar begränsad ljusabsorption och låg kvanteffektivitet på grund av deras tjocklek i atomskala och stora specifika ytarea tillsammans med en hög täthet av ytdefekter, som har begränsat deras tillämpningar inom optoelektronik.
Xiao Huang och medarbetare från Nanjing Tech University, som arbetar med syntesen av 2D nanomaterialbaserade hybrider och deras tillämpningar i avkännings- och energirelaterade tillämpningar, har visat en våtkemisk metod för att odla organisk-oorganisk hybridperovskit (MAPbBr 3 , MA =CH 3 NH 3 + ) NCs på ytor av dispergerbar MoS 2 nanoark. Deras resultat har publicerats i Vetenskap Kina Material .
Nyligen, TMD och organisk-oorganiska hybridperovskiter har kombinerats till heterostrukturer i syfte att förena deras elektroniska och optiska egenskaper. Huang, ledaren för forskargruppen, säger, "Sådana heterojunctions har realiserats mestadels via solid state-metoder som vanligtvis involverar kemisk ångdeposition (CVD), mekanisk peeling och/eller torr överföring, som är svåra att skala upp för praktiska tillämpningar. Direkt tillväxt av perovskitkristaller på dispergerbara 2D-material i lösning möjliggör skalbar produktion av lösningsbearbetbara heterostrukturer, men har inte insetts, eftersom utfällningen av perovskitkristaller vanligtvis kräver ett opolärt lösningsmedel, vilket är inkompatibelt med de flesta lösningsförhållanden för 2D-material."
Genom att ställa in lösningsvillkoren, kubisk fas MAPbBr 3 (MA =CH 3 NH 3 + ) nanokristaller deponerades epitaxiellt på trigonal/hexagonal-fas MoS 2 nanoark i lösning. Trots den felaktiga gittersymmetrin mellan kvadraten MAPbBr 3 (001) överskiktet och det hexagonala MoS 2 (001) substrat, två separata inriktningsriktningar med en gittermissanpassning på så liten som 1 procent observerades baserat på den domänmatchande epitaxi. Detta berodde troligen på den flexibla naturen och frånvaron av hängande ytbindningar hos MoS 2 nanoark. Bildandet av det epitaxiella gränssnittet ger en effektiv energiöverföring från MAPbBr 3 till MoS 2 .
Den dispergerbara MAPbBr 3 /MoS 2 epitaxiella heterostrukturer kan droppgjutas direkt mellan två grafitelektroder ritade med penna på ett papper för att bilda en fotodetektor med enkel konfiguration, och visade den mycket förbättrade prestandan jämfört med att använda MoS 2 eller MAPbBr 3 enbart på grund av den förbättrade ljusabsorptionen och förbättrade energiöverföringen.
Förutom den förbättrade energiöverföringen och ljusabsorptionen, användningen av MoS 2 nanosheets gav flexibla och kontinuerliga substrat för att ansluta den annars diskreta MAPbBr 3 nanokristaller och uppnådde bättre filmbildande förmåga.
Prof. Xiao Huang säger, "Den skalbara beredningen av heterostrukturer baserade på organisk-oorganiska hybridperovskiter och 2-D-material via lösningsfas epitaxi kan ge fler möjligheter att utöka sina optoelektroniska applikationer."
