【会员论文】东北师范大学——将银纳米线（AgNWs）包覆于MXenes纳米片，用于高性能光电器件

         近期，由东北师范大学的研究团队在学术期刊 Advanced Materials 发布了一篇名为 Dressing AgNWs with MXenes Nanosheets: Transparent Printed Electrodes Combining High-Conductivity and Tunable Work Function for High-Performance Opto-Electronics（将银纳米线（AgNWs）包覆于 MXenes 纳米片：结合高导电性和可调功函数的透明印刷电极，用于高性能光电器件）的文章。

摘要

         高功函数透明电极（HWFTE）对于分别与 n 型和 p 型半导体建立肖特基和欧姆接触是关键的。然而，开发结合高透光率、低薄层电阻和可调功函数的印刷材料仍然是一个突出的挑战。这项工作报告了一种高性能的 HWFTE，由 Ag 纳米线包裹在 Ti₃C₂T_x 纳米片（TA）中组成，形成一个壳核网络结构。印刷的 TA HWFTE 在从深紫外（DUV）到整个可见光谱区域显示出超高的透光率（>94%）、低薄层电阻（<15 Ω sq⁻¹）和从 4.7 到 6.0 eV 的可调功函数。在 Ti₃C₂T_x 表面引入额外的氧端基会产生正偶极子，这不仅增加了 TA HWFTE 的功函数，而且提高了 TA / Ga₂O₃ 的肖特基势垒，从而在 Ga₂O₃ 二极管 DUV 光电探测器中实现了 18 mA W ⁻¹ 的高自供电响应度，如实验证明和理论计算所示。此外，基于 TA HWFTE 的有机发光晶体管表现出卓越的发射亮度为 5020 cd m⁻²，是基于 Au 电极器件的四倍。创新的纳米结构设计、功函数调谐和揭示的电极-半导体接触物理机制构成了高性能光电子技术的重要进步。

图 1：a) 通过在 AgNWs 上涂覆 Ti₃C₂T_x 纳米片并将其组装成网络而形成的混合结构示意图。描述 AgNWs-Ti₃C₂T_x 核壳结构的 TEM 图像。b) 肖特基二极管光电探测器和 c) 发光晶体管的器件结构示意图，其中 TA 分别与 n 型无机半导体形成肖特基接触，与 p 型有机半导体形成欧姆接触。插图为 TA 网络和 TA 薄膜在柔性衬底上的照片。e) 通过氧和羟基官能团修饰的具有可调功函数的 Ti₃C₂T_x 的示意图。

图 2：分别经过 a）氢等离子处理（HPT）、b）氧等离子处理（OPT）和 c）溶液处理氧化（SPO）后记录的 Ti₃C₂T_x 薄膜表面电势分布。d) Ti₃C₂T_x 薄膜的功函数随 HPT 和 OPT 交替时间的变化，以及 Ti₃C₂T_x 薄膜的功函数随 SPO 时间的变化。e) 未处理、HPT、OPT 和 SPO Ti₃C₂T_x 薄膜的拉曼光谱和 f) O 1s XPS 光谱。g) Ti₃C₂O₂ 和 h) Ti₃C₂(OH)₂ 的 DFT 计算结构（上面板）和平面平均静电位（Vel）。

DOI：

doi.org/10.1002/adma.202412512