电荷转移掺杂调控Ti3C2Tx MXene功函数及其光电器件应用研究

（编辑推荐）本研究创新性地通过溶液法将MoO3纳米点与Ti3C2Tx MXene复合，利用电荷转移掺杂机制实现功函数超600 meV的精准调控（DFT验证），在保持材料本征特性前提下，将MXene/n-Si异质结光电探测器响应度从110.2 mA W?1提升至494.9 mA W?1，为二维材料界面工程提供新范式。

　　

Highlight

通过将不同浓度（0.3/0.5/1.0 mg/mL）的MoO₃纳米点掺入Ti₃C₂T_x MXene悬浮液，我们实现了MXene功函数的阶梯式调控。这种自发电子转移过程（MXene→MoO₃）使空穴浓度增加，导致费米能级下降，最终使功函数提升超600 meV。

Results and discussion

实验显示，随着MoO₃掺杂浓度增加，MXene薄膜的紫外光电子能谱（UPS）特征峰明显向高结合能方向偏移，证实功函数从4.65 eV逐步提升至5.25 eV。密度泛函理论（DFT）计算揭示，MXene表面物理吸附的MoO₃纳米点会形成局部电子势阱，诱导电荷重分布。

Conclusions

该电荷转移掺杂策略具有三大优势：① 不改变MXene表面终端基团；② 适用于不同厚度薄膜；③ 使MXene/n-Si探测器比探测率提升40倍（2.61×10¹¹→1.06×10¹³ Jones）。这种表面终端无关的掺杂机制为MXene基光电器件开发开辟了新途径。