Oplossingsverwerkte overgangsmetaal chalcogenide (TMD) nanosheets vertonen beperkte lichtabsorptie en lage kwantumefficiëntie vanwege hun atomaire schaaldiktes en groot specifiek oppervlak gepaard met een hoge dichtheid van oppervlaktedefecten, die hun toepassingen in de opto-elektronica heeft beperkt.

Xiao Huang en medewerkers van de Nanjing Tech University, die werken aan de synthese van op 2D nanomateriaal gebaseerde hybriden en hun toepassingen in detectie- en energiegerelateerde toepassingen, hebben een natchemische methode aangetoond om organisch-anorganische hybride perovskiet (MAPbBr ₃ , MA =CH ₃ NH ₃ ⁺ ) NC's op oppervlakken van dispergeerbaar MoS ₂ nanobladen. Hun resultaten zijn gepubliceerd in Wetenschap China-materialen .

Onlangs, TMD's en organisch-anorganische hybride perovskieten zijn gecombineerd tot heterostructuren met als doel hun elektronische en optische eigenschappen te combineren. Huang, de leider van de onderzoeksgroep, zegt, "Dergelijke heterojuncties zijn meestal gerealiseerd via solid-state-methoden, waarbij doorgaans sprake is van chemische dampafzetting (CVD), mechanische exfoliatie en/of droge transfer, die moeilijk op te schalen zijn voor praktische toepassingen. Directe groei van perovskietkristallen op dispergeerbare 2D-materialen in oplossing maakt de schaalbare productie van in oplossing verwerkbare heterostructuren mogelijk, maar is niet gerealiseerd, omdat de precipitatie van perovskietkristallen meestal een niet-polair oplosmiddel vereist, wat onverenigbaar is met de meeste solvatatiecondities voor 2D-materialen."

Door de solvatatievoorwaarden af ​​te stemmen, kubisch gefaseerde MAPbBr ₃ (MA =CH ₃ NH ₃ ⁺ ) nanokristallen werden epitaxiaal afgezet op trigonaal/hexagonaal gefaseerd MoS ₂ nanosheets in oplossing. Ondanks de niet-overeenkomende roostersymmetrie tussen de vierkante MAPbBr ₃ (001) overlaag en de hexagonale MoS ₂ (001) substraat, twee afzonderlijke uitlijningsrichtingen met een roostermismatch van slechts 1 procent werden waargenomen op basis van de domeinovereenkomende epitaxie. Dit was hoogstwaarschijnlijk te wijten aan de flexibele aard en afwezigheid van bungelende verbindingen aan het oppervlak van MoS ₂ nanobladen. De vorming van de epitaxiale interface zorgt voor een effectieve energieoverdracht van MAPbBr ₃ naar MoS ₂ .

De dispergeerbare MAPbBr ₃ /MoS ₂ epitaxiale heterostructuren kunnen direct worden gegoten tussen twee grafietelektroden die met potlood op een stuk papier zijn getekend om een ​​fotodetector te vormen met een eenvoudige configuratie, en demonstreerde de sterk verbeterde prestaties in vergelijking met het gebruik van MoS ₂ of MAPbBr ₃ alleen vanwege de verbeterde lichtabsorptie en verbeterde energieoverdracht.

Naast de verbeterde energieoverdracht en lichtabsorptie, het gebruik van MoS ₂ nanosheets zorgden voor flexibele en continue substraten om de anders discrete MAPbBr . te verbinden ₃ nanokristallen en bereikte het betere filmvormende vermogen.

Prof. Xiao Huang zegt, "De schaalbare voorbereiding van heterostructuren op basis van organisch-anorganische hybride perovskieten en 2D-materialen via epitaxie in de oplossingsfase kan meer mogelijkheden opleveren voor het uitbreiden van hun opto-elektronische toepassingen."