（a） α-MoO示意图3/衬底异质结构，其中衬底为SiC或Au。（b） α-MoO介电张量分量的实部3沿着主要方向。Reststrahlen 条带以不同的颜色着色。图片来源：光电科学 （2024）。DOI： 10.29026/oes.2024.240002

《光电科学》上的一篇新出版物讨论了使用量子点杂化体增强二维半导体中的紫外光吸收以增强光发射。

二维（2D）过渡金属硫族化合物（TMDs）因其卓越的性能而成为一类很有前途的材料。这些材料，如单层二硫化钨（1L-WS2），只有几个原子厚，但它们具有有趣的电子和光学特性，使它们对从柔性电子到光电器件的各种应用极具吸引力。

然而，尽管具有潜力，但2D TMD也有其局限性。一个显着的缺点是它们的光吸收弱和发光性能差，尤其是在紫外线 （UV） 范围内。这一弱点限制了它们在需要紫外光相互作用的应用中的性能和实用性，例如紫外发光二极管 （LED）、传感器和光电探测器。克服这一限制对于充分释放这些材料在紫外线相关技术中的潜力至关重要。

量子点（QD）为增强二维TMD的吸光和发光能力提供了一种很有前途的解决方案。 量子点是具有独特光学和电子特性的微小半导体颗粒，包括与尺寸相关的能级。当与二维材料集成时，量子点可以吸收包括紫外光在内的各种光能，并有效地将它们转化为可见光。这一特性使它们成为提高紫外光电应用中二维TMD性能的理想候选者。

在这项研究中，研究人员旨在增强单层二硫化钨（1L-WS）的紫外光吸收和发射性能2），通过结合源自2D材料（2D/QD杂化体）的量子点。具体来说，他们专注于两种类型的量子点：氮化钛MXene量子点（Ti2N MQDs）和石墨氮化碳量子点（GCNQDs）。这些量子点是基于其强大的紫外吸收能力和环保性而选择的，使其成为与1L-WS集成的合适候选者2紫外线采集。

为了制造这种混合材料，研究人员合成了Ti2N MQD 和 GCNQD 使用特定的化学工艺，确保其均匀的大小和分散性。然后他们准备了1L-WS2散装 WS 的薄片2并将它们沉积在分散的量子点之上。该集成过程旨在实现从量子点到1L-WS的高效能量转移2层，从而增强其紫外光吸收和发射性能。

在研究杂化材料的光学特性后，团队观察到1L-WS的紫外光吸收和发射显着增强2与 Ti 结合使用时2N 个 MQD 或 GCNQD。在300 nm波长的紫外光激发下，与原始1L-WS相比，杂化材料的发光强度显著增加2片。

具体来说，1L-WS2与 Ti 组合2N MQDs的最大发光量增加了15倍，而GCNQDs的发光量增加了11倍。PL强度的增强可归因于从量子点到1L-WS的有效能量转移2层。当被紫外光激发时，量子点吸收入射的光子，然后将吸收的能量转移到1L-WS2，从而促进可见光的发射。

该工艺有效地克服了1L-WS的固有局限性2在紫外光的吸收和发射方面，导致其光电性能的大幅改善。

综上所述，本研究展示了一种增强1L-WS紫外光吸收和发射性能的新方法2通过与 Ti 杂交2N 个 MQD 和 GCNQD。通过将这些量子点与 1L-WS 集成2，研究人员在紫外光激发下实现了光发射的显著增强，为先进的紫外光电器件和其他应用的发展铺平了道路。

此外，本研究中使用的量子点的环保性质为其在各个领域的广泛使用（包括生物医学应用）增加了额外的优势。

这项工作代表了光电子学和材料科学领域的重大进展，特别是在二维（2D）材料及其与量子点（QD）的混合结构领域。

更多信息：Shuo Chen et al， 负介电常数衬底天然范德华晶体各向异性声子极化激元的主动调谐及其在能量传输中的应用， 光电科学 （2024）.DOI： 10.29026/oes.2024.240002