[发明专利]一种近红外多波段光电响应上转换@MoS2

说明书

本发明公开了一种近红外多波段光电响应上转换@MoS₂复合材料及其应用，该复合材料具备核壳结构，其中上转换微米棒材料为核，MoS₂为壳，所述上转换微米棒材料为NaYF₄，所述上转换微米棒材料中掺杂有一种或几种稀土金属离子，其中稀土金属离子在所述复合材料中的摩尔百分含量占比为0.1～90mol％。本发明所述的上转换@MoS₂复合材料中的上转换微米棒材料对950～1600nm范围内的近红外光具有较强的吸收能力，解决了MoS₂对近红外光响应弱的问题。

技术领域

本发明属于材料化学技术领域，具体涉及一种近红外多波段光电响应上转换@MoS₂复合材料及其应用。

背景技术

近些年，二硫化钼(MoS₂)作为一种具有代表性的二维过渡金属硫化物引起了广泛的研究兴趣。MoS₂具有与石墨烯相似的层状结构，同时还具有载流子迁移率高等特点。与石墨烯不同的是，MoS₂具有可调控的带隙，因而非常适合作为高效的光电探测器件。研究表明，MoS₂的带隙与层数有关，随着层数的减小，MoS₂的带隙在1.2eV-1.8eV范围内变化。尽管如此，由于带隙范围的限制，MoS₂的光电检测波段一般在波长小于1000nm的可见光范围。因此，如何实现并增强MoS₂的近红外波段检测是热点研究课题。

在之前的研究中，科研工作者们提出采用分层式的复合结构来提升MoS₂的近红外响应。2014年Kufer等人报道了一种PbS量子点和MoS₂的复合结构，其中PbS量子点可以吸收1000nm以上的近红外光，他们将MoS₂和PbS量子点分别以薄膜的形式加载在场效应晶体管的沟道上，实现了近红外光电响应的增强(Adv.Mater.27(1)(2015)176–180)；2017年Zhou等人采用同样的复合结构用来提升MoS₂的近红外光电响应，他们使用的NaYF₄:Yb/Er@NaYF₄:Nd/Yb纳米颗粒可以对808nm和980nm的激发光进行窄带吸收(J.Mater.Chem.C5(7)(2017)1591–1595)。以上获得复合结构的方法是将近红外吸收材料和硫化钼进行分层式的物理接触，由于两者之间的距离过大，它们之间的能量传递效率很低，因此该复合结构的光电响应能力有待进一步提升。目前为止，还没有将具备核壳结构的上转换@MoS₂复合材料应用于近红外多波段光电响应上的相关报道。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种近红外多波段光电响应上转换@MoS₂复合材料及其应用，该上转换@MoS₂复合材料利用上转换微米棒材料对950～1600nm范围内的近红外光具有较强的吸收能力，解决了MoS₂对近红外光响应弱的问题。

本发明的技术方案是提出一种近红外多波段光电响应上转换@MoS₂复合材料，该复合材料具备核壳结构，其中上转换微米棒材料为核，MoS₂为壳，所述上转换微米棒材料为NaYF₄，所述上转换微米棒材料中掺杂有一种或几种稀土金属离子，其中稀土金属离子在所述复合材料中的摩尔百分含量占比为0.1～90mol％。

优选的技术方案是，所述上转换微米棒材料为六方相NaYF₄。