二硫化鎢(WS2)作為過渡金屬硫化物(TMDCs)中的代表之一,因擁有優(yōu)良的電學、光學和光催化等特性被人們廣泛的關(guān)注與研究。但由於二硫化鎢量子點主要採用自上而下的物理剝離法合成,所以得到的量子點的粒徑不均,形貌控制難,提純難度大,螢光量子效率低,致其在光電器件等領(lǐng)域的應用受到限制。
針對上述的問題,吉林大學研究者首先從材料製備的角度出發(fā),設(shè)計了一種簡單、省時、自下而上的膠體合成法,並可控的合成一系列不同粒徑的WS2量子點。
其次,鑒於其螢光量子效率低,螢光機制不明,研究者從光學性質(zhì)的角度出發(fā),在合成的本源上,對WS2量子點的表面進行鈍化,減少非輻射複合中心數(shù)量,將螢光量子效率從已報的最高6%提升至32%;並結(jié)合變溫螢光光譜、吸收和螢光特性,研究WS2量子點的激子複合過程,提出合理的輻射模型。
最後,較傳統(tǒng)CdS、CdSe、PbS量子點而言,WS2量子點的優(yōu)勢是良好的生物相容性和螢光穩(wěn)定性,且其寬譜發(fā)射的螢光特性,適用於白光器件。另外,WS2量子點是良好的儲能材料,具有大量作為活性位點的邊緣原子和表面缺陷,在電存儲設(shè)備上有良好的應用前景。
所以,從光電器件應用的角度出發(fā),WS2量子點作為發(fā)光層,並應用於電致發(fā)光二極體和光致發(fā)光器件。並利用WS2量子點的表面效應,將其作為電活性材料,制得穩(wěn)定的超級電容器,可完成8000次充放電迴圈。
研究表明,量子點的螢光量子效率與表面組分密切相關(guān):隨量子點粒徑的減小,造成非輻射複合的表面缺陷增多,從而猝滅螢光。基於此,為解決螢光量子效率低的問題,學者們識別並鈍化了WS2量子點表面的缺陷,減少了非輻射複合中心的數(shù)量,將螢光量子效率提高到32%。同時,還克服了難以單獨成膜的問題,採用全溶液法,將其應用到電致白光二極體器件,且器件色溫可調(diào),顯色指數(shù)達到91。