一維范德華異質(zhì)結(jié)構(gòu)為新型納米器件的設(shè)計和制備提供了新的思路和可能性，深入了解一維范德華異質(zhì)結(jié)構(gòu)的電子轉(zhuǎn)移機(jī)制和應(yīng)用頗具挑戰(zhàn)性。針對以上科學(xué)問題，中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所研究員康黎星團(tuán)隊驗證了由單壁碳納米管封裝碘化鉛高質(zhì)量一維異質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定形成，并闡明了其層間電子轉(zhuǎn)移行為機(jī)制。此外，利用上述機(jī)制，研究人員設(shè)計了具有出色光電流和開關(guān)比的自供電光電探測器。      

研究人員通過球差校正透射電子顯微鏡證實了單壁碳納米管封裝碘化鉛異質(zhì)結(jié)構(gòu)的大規(guī)模連續(xù)形成，通過光譜技術(shù)對異質(zhì)結(jié)構(gòu)的電子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。電化學(xué)測試結(jié)果證實了一維碘化鉛在碳納米管的保護(hù)下的持久穩(wěn)定性。研究人員進(jìn)一步設(shè)計了一種高度穩(wěn)定的自供電光電探測器，具有出色的光電流和開關(guān)比。該器件在靈敏度和穩(wěn)定性等方面同樣表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。通過開爾文探針力顯微鏡測試，該研究闡明了這種異質(zhì)結(jié)構(gòu)獨(dú)特的電子轉(zhuǎn)移行為，填充后碳納米管的平均表面電位降低了80.6 mV。      

單壁碳納米管封裝碘化鉛異質(zhì)結(jié)構(gòu)對于自供電光電探測器的構(gòu)建至關(guān)重要，這歸因于碘化鉛的強(qiáng)空穴摻雜。紫外光為分離電子-空穴對提供了額外的驅(qū)動力，增強(qiáng)了主體和客體材料之間的電荷轉(zhuǎn)移，并在與氮化鎵相互作用時產(chǎn)生強(qiáng)大的內(nèi)建電場。

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單壁碳納米管封裝碘化鉛一維范德華異質(zhì)結(jié)的結(jié)構(gòu)表征　

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單壁碳納米管封裝碘化鉛異質(zhì)結(jié)電子傳輸機(jī)制

相關(guān)成果以Interfacial Electron Transfer in PbI2@Single-Walled Carbon Nanotube van der Waals Heterostructures for High-Stability Self-Powered Photodetectors為題，發(fā)表在《美國化學(xué)會志》（JACS）上。相關(guān)研究由蘇州納米所與復(fù)旦大學(xué)合作完成。研究工作得到國家自然科學(xué)基金、江蘇省青年基金等項目的支持。