苏州纳米所康黎星等JACS：碳纳米管内嵌异质结的光电应用研究取得新进展

一维范德华异质结构为新型纳米器件的设计和制备提供了新的思路和可能性，深入了解一维范德华异质结构的电子转移机制和应用一直是一个重大挑战。针对以上科学问题，中国科学院苏州纳米所康黎星团队验证了由单壁碳纳米管封装碘化铅高质量一维异质结构的稳定形成，并详细阐明了其层间电子转移行为机制。此外，利用上述机制，设计了具有出色光电流和开关比的自供电光电探测器。

研究者通过球差校正透射电子显微镜证实了单壁碳纳米管封装碘化铅异质结构的大规模连续形成。通过光谱技术对异质结构的电子结构进行了表征。电化学测试结果证实了一维碘化铅在碳纳米管的保护下的持久稳定性。研究者进一步设计了一种高度稳定的自供电光电探测器，具有出色的光电流和开关比。该器件的在灵敏度和稳定性等方面也同样表现出优异的性能。随后，通过开尔文探针力显微镜测试，阐明了这种异质结构独特的电子转移行为，填充后碳纳米管的平均表面电位降低了80.6 mV。

图1. 单壁碳纳米管封装碘化铅一维范德华异质结的结构表征

单壁碳纳米管封装碘化铅异质结构对于自供电光电探测器的构建至关重要，这归因于碘化铅的强空穴掺杂。紫外光为分离电子-空穴对提供了额外的驱动力，增强了主体和客体材料之间的电荷转移，并在与氮化镓相互作用时产生强大的内建电场。

图2. 单壁碳纳米管封装碘化铅异质结电子传输机制

基于对单壁碳纳米管封装碘化铅异质结构的研究，未来的研究方向包括对异质结构进行更广泛的探索，开发新型光电器件，如光电探测器、高效光伏电池、传感器和神经形态器件等，以开拓内嵌碳纳米管新的应用领域。

相关工作以Interfacial Electron Transfer in PbI₂@Single-Walled Carbon Nanotube van der Waals Heterostructures for High-Stability Self-Powered Photodetectors为题发表在Journal of the American Chemical Society上，中国科学院苏州纳米所硕士生滕宇，常熟理工学院张勇副教授和中国科学院苏州纳米所硕士生谢筱萱和常熟理工学院的张勇副教授为论文共同第一作者。中国科学院苏州纳米所康黎星研究员、复旦大学方晓生教授和中国科学院苏州纳米所李清文研究员和复旦大学方晓生教授为共同通讯作者。该研究获得了国家自然科学基金、江苏省青年基金等项目的支持。