Cu2SnS3纳米晶体中的缺陷诱导持续光电流：高分辨率透射电子显微镜和表面钝化技术的启示

《ChemPhysChem》：Defect-Induced Persistent Photocurrent in Cu2SnS3 Nanocrystals: Insights from High Resolution Transmission Electron Microscopic and Surface Passivation

铜基硫属化物纳米晶的持久光电导源于堆垛缺陷引发的深陷阱态，配体交换可提升103倍光电导并轻微调控表面缺陷。

　　

摘要

持久光电流（PPC）具有显著的优势，被应用于光探测器、光存储设备、神经网络和防伪系统等技术中。许多材料，包括II–VI族和III–V族半导体以及卤化物钙钛矿，都表现出PPC现象。像Cu₂ZnSn(S/Se)₄（CZTS）和CuInGa(S/Se)₂（CIGS）这样的四元硫属化合物也因反位缺陷而产生PPC。然而，一些三元硫属化合物作为这些四元材料的杂质相，更容易合成纯相。这些三元硫属化合物（如Cu₂SnS₃（CTS）由于其无毒性、稳定性和简单的合成方法，正成为无铅材料的替代品。本研究报道了Cu₂SnS₃纳米颗粒中的PPC现象。高分辨率透射电子显微镜观察到CTS纳米颗粒中的层错结构，这些层错直接导致了PPC的发生。带隙区域内的缺陷会捕获光激发的载流子，从而导致光响应延迟。进一步研究了配体替换对CTS纳米颗粒PPC行为的影响。配体替换使光电导率提高了10³倍。此外，不同的钝化配体对延迟时间有轻微影响，表明表面钝化可以部分控制缺陷状态。

图形摘要

本研究报道了基于铜的三元硫属化合物纳米晶体中的持久光电导（PPC）现象。纳米晶体中的层错结构形成了深陷阱态，这些陷阱态是PPC行为的原因。使用不同的钝化分子时，光电流会发生变化，但PPC行为基本保持不变。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。