Sn과 Ag의 광학적, 구조적 특성

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 12893(2022) 이 기사 인용

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이 연구에서는 Sn과 Ag가 도핑된 PbS/PVA 나노복합체를 세 가지 다른 농도로 저렴하고 간단한 화학조 증착(CBD) 방법을 사용하여 성공적으로 제조했습니다. X선 회절 패턴을 통해 모든 나노복합체에서 PbS 입방상의 형성이 확인되었습니다. FE-SEM 이미지는 PbS NP의 모양이 입방체이고 도핑이 입자의 모양을 변경할 수 있음을 보여주었습니다. 용액 NP에 적용된 DLS 분석은 PbS NP의 경우 175nm 크기 분포를 나타냈으며 Ag와 Sn을 각각 거의 100nm와 110nm로 도핑하여 감소했습니다. 광 흡수 스펙트럼은 Sn과 Ag를 첨가하면 순수 PVA/PbS의 경우 3.08eV에서 Sn 도핑의 경우 3.33eV, Ag-PbS의 경우 3.43eV로 Sn과 Ag를 첨가하면 청색 현상과 Sn: PbS/PVA 및 Ag: PbS/PVA 나노복합체의 밴드 갭과 청색 현상이 증가함을 보여줍니다. 도핑된 샘플. 비선형 굴절률은 순수 PVA/PbS의 경우 0.55m2W-1에서 Sn 및 Ag가 도핑된 샘플의 경우 각각 0.11m2W-1 및 0.13m2W-1로 감소했습니다. 따라서 Ag와 Sn을 도핑하면 나노복합체의 광감도 문제가 향상되고 광저항률이 높아집니다. 종합적으로, 우리의 결과는 센서, 광 스위치 및 리미터와 같은 선형 및 비선형 광학 장치의 설계에 유용할 수 있습니다.

조정 가능한 밴드갭, 구조, 전기적 특성, 선형 및 비선형 광학 특성을 갖춘 반도체 나노입자(NP)는 에너지 수확, 생물학, 의학, 카메라, 센서, 디스플레이, 통신 및 정보 기술, 조명을 비롯한 다양한 응용 분야에 유망한 플랫폼입니다. 3차 광감수성과 초고속 응답을 갖춘 반도체 NP의 최근 발전은 광 제어 위상, 광 스위칭 및 광 전력 제한 장치1,2의 계속 성장하는 시장에 대한 증가 추세에 의해 촉진되었습니다.

고유의 광학적, 자기적, 전기적 특성과 같은 무기 나노입자(INP)의 다양한 장점에도 불구하고 고도로 제어 가능하고 균일한 크기, 전하, 조성 및 형태로 합성되며 다기능성을 가지도록 설계되고 최종적으로 유기 나노입자로 쉽게 기능화됩니다. 또는 생물학적 분자에는 안정성, 생체 적합성, 가공성 및 장기 세포 독성3,4,5,6에 관한 기본 사항이 있습니다. 나노물질의 독특한 특성을 변형하고 독특한 구조를 구축하기 위해 INP와 유기 고분자를 결합하고 통합된 특성을 가진 재료 시스템을 만듭니다. 따라서 폴리머는 INP와 시너지 효과를 발휘하는 적절한 플랫폼을 만드는 데 중요한 역할을 했으며, 여기서 생산된 시스템은 양 당사자의 보완 기능을 결합하여 개별 구성 부분에서 쉽게 접근할 수 없는 향상된 기능을 보여줍니다. 또한 무기 나노구조의 광학, 전기 및 자기 기능을 폴리머와 통합하면 하이브리드 및 다중 모드 재료 시스템이 개발됩니다. 폴리비닐알코올(PVA)은 기계적 강도, 수용성 및 필름 형성 능력으로 인해 폴리머 매트릭스로 사용됩니다.

납 칼코게나이드(PbX, X = S, Se, Te)는 확장 가능한 합성, 크기 조정 가능한 밴드갭, 용액 기반 증착 기술 및 다중 엑시톤 생성으로 인해 광전지 및 열전 장치에 이상적인 재료입니다. IV-VI 반도체군에 속하는 재료인 황화납(PbS)은 최소 직접 밴드갭(0.41eV)과 최대 엑시톤 보어 반경(18nm)을 갖고 있어 수년간 많은 주목을 받아왔습니다. 태양 전지, 센서, 광 스위치 및 적외선 광검출기와 같은 광학 장치 개발에 유망한 응용 분야입니다13. 또한 입자 크기에 민감하며 유연한 구조, 경도 및 강도를 포함한 독특한 물리적, 기계적 특성을 가지고 있습니다. 그러나 납 독성은 주요 단점입니다.