通过简单的水热合成方法制备α-MnO2纳米棒，用于低成本、可扩展且稳定的光敏器件

《Journal of Materials Chemistry C》：Facile hydrothermal synthesis of α-MnO2 nanorods for low-cost, scalable and stable photoresponsive devices

α-MnO?纳米棒通过水热法制备，结构表征显示n型半导体特性，可见光激发下响应度达8.66 mA·W?1，高温（160℃）时响应度提升至240.29 mA·W?1并保持高效量子效率，为光电器件提供新材料基。

　　

通过一种简单的一锅法水热合成工艺，制备出了形态结构明确的α-MnO?纳米棒。利用XRD、XPS、FESEM、FTIR、UV-vis和紫外光电子能谱等技术系统地研究了其结构、形态和电子特性。分析结果表明，这些纳米棒为纯α相MnO?，具有n型半导体性质，间接带隙约为1.24 eV（根据Tauc分析得出），功函数为4.53 eV（通过UPS测定）。XPS分析证实了合成的MnO?中同时存在Mn3?和Mn??离子。为了评估其光电性能，研究人员制作了一种平面结构的光电响应器件：首先通过简单的蚀刻工艺在ITO基底上制备出横向电极，然后将α-MnO?纳米棒滴涂到活性区域上。该器件在不同光照条件下（暗光、红光和绿光激光，不同强度）均表现出明显的光响应。在532 nm绿光激光激发下，光电流增加了约34%，这归因于载流子分离效率的提升和电子-空穴复合过程的增强。该器件在重复测量过程中表现出良好的稳定性，室温下的响应时间和恢复时间分别为76.5秒和77.5秒。在4 V偏压下，17.2 mW cm?2的绿光照射下，器件实现了8.66 mA W?1的最大响应度，并且室温下的外部量子效率（ηEQE）为2.018%。该器件在高温下仍表现出优异的性能，响应时间约为12秒。在160 °C时，4 V偏压下的响应度为240.29 mA W?1，ηEQE为56.2%，显示出其在下一代光电器件中的应用潜力。温度依赖性实验表明，高温下载流子传输的增强是由于载流子迁移率的提高。本研究证明α-MnO?纳米棒是一种具有成本效益且稳定的光响应器件制备平台，强调了能带对齐和温度激活动力学在推动下一代基于MnO?的光电探测器和能量收集系统发展中的重要作用。