ACS Nano:微波合成的锑掺杂锗纳米晶体的结构研究
芣苢 西瓜 2021-01-13

掺杂和合金化的锗纳米晶体(Ge NCs)是光伏和近红外探测器等各种应用的潜在候选材料。最近的研究发现,铋(Bi)作为n型第15族元素,尽管在热力学上不溶于体相晶体锗,但可通过微波辅助溶液合成法成功地将其掺入了Ge NCs中。近日,加州大学戴维斯分校Susan M. Kauzlarich,加州大学圣克鲁斯分校Sue A. Carter,Frank Bridges等研究了另一种更常见的半导体n型第15族元素锑(Sb)对Ge NCs的掺杂。

本文要点:

1作者通过GeI2与SbI3的微波辅助溶液反应合成了油胺(OAm)和OAm/三辛基膦(TOP)封端的Sb掺杂的Ge NCs。

2与单独的OAm相比,用OAm/TOP的二元配体系统钝化Ge表面会形成更大的NCs。作者通过31P NMR和SEM-EDS证实了TOP在Ge表面的配位。

3Ge NCs的晶格参数随Sb浓度(0.00–2.0 mol%)的增加而增加,这与Sb的掺入一致。TEM显示,随着反应中SbI3含量的增加,NCs直径增加。

4作者通过XPS和EDS证实了在用肼去除表面配体之前和之后的Sb的存在,并用十二烷硫醇(DDT)重新封端Ge NCs表面。EXAFS分析表明,Sb驻留在NCs内高畸变的位点上,靠近Ge空位以及微晶表面。

5与EXAFS数据一致,原始Ge NCs和掺Sb的Ge NCs制备的薄膜的光热偏转光谱(PDS)具有高的Urbach能量,表明存在无序。

6TiO2-NC电子和仅空穴器件的电学测量发现空穴传导增加,这表明Ge NCs中Sb空位缺陷表现为p型掺杂,这与从EXAFS结果得出的空位模型一致 。

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Katayoon Tabatabaei, et al. Structural Insights on Microwave-Synthesized Antimony-Doped Germanium Nanocrystals. ACS Nano, 2021

DOI: 10.1021/acsnano.0c09352

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.0c09352

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