Endimensionella halvledar nanotrådar med stark quantum confinement effekt - quantum wires (QWs) - är av stort intresse för tillämpningar inom avancerad optoelektronik och fotokemiska omvandlingar. Utöver de toppmoderna Cd-innehållande, har ZnSe QWs, som en representativ tungmetallfri halvledare, visat den största potentialen för nästa generations miljövänliga applikationer.

Tyvärr är ZnSe nanotrådar som producerats hittills till stor del begränsade till den starka kvantinneslutningsregimen med absorption av nästan violett ljus eller till bulkregimen med omärkliga excitonegenskaper. Samtidiga, on-demand och högprecisionsmanipulationer på deras radiella och axiella storlekar – som tillåter stark kvantinneslutning i blåljusområdet – har hittills varit utmanande, vilket avsevärt hindrar deras ytterligare tillämpningar.

I en ny artikel publicerad i National Science Review , har ett forskarlag under ledning av professor YU Shuhong vid University of Science and Technology of China (USTC) rapporterat on-demand-syntesen av högkvalitativa, blåljusaktiva ZnSe QWs genom att utveckla ett flexibelt syntetiskt tillvägagångssätt - ett tvåsteg katalytisk tillväxtstrategi som möjliggör oberoende, högprecisions- och breda kontroller över diametern och längden på ZnSe QW. På detta sätt överbryggar de klyftan mellan tidigare ZnSe QWs i magisk storlek och bulkliknande ZnSe nanotrådar.

Forskarna fann att en ny epitaxiell orientering mellan katalysatorspetsarna i kubisk fas och wurtzite ZnSe QWs kinetiskt gynnar bildandet av ultratunna, staplingsfria QWs. Den starka kvantinneslutningen, höggradig storlekskontroll och frånvaron av blandade faser leder tillsammans till deras väldefinierade, ultrasmala excitoniska absorption i blåljusområdet med full bredd vid halva maximum (FWHM) på under 13 nm. Efter yttiolpassivering eliminerade de ytelektronfällorna ytterligare i dessa ZnSe QW, vilket resulterade i långlivade laddningsbärare och högeffektiv sol-till-H₂ konvertering.

Strategin för katalyserad tillväxt i två steg tros vara allmän för en mängd kolloidala nanotrådar. Tillgången till dessa högkvalitativa nanotrådar skulle därför erbjuda ett mångsidigt materialbibliotek för tungmetallfria tillämpningar inom solbränslen och optoelektronik i framtiden. + Utforska vidare

Tvåfotonabsorption och stimulerad emission i polykristallin zinkselenid med femtosekundlaserexcitation