CdS和ZnO都具有优秀的光电性能，被认为在光电探测器等领域有着广阔的应用前景。但是，CdS一维材料存在低量子效率和低响应速度等问题，ZnO纳米材料也存在低响应速度和较差的光电流稳定性等问题。本文报道了一种有趣的树枝状CdS/ZnO异质结纳米材料，该材料相对于普通的CdS纳米带极大提高了光电响应性能。研究者揭示了该材料结构特性与光电响应性能之间的联系。相关研究成果发表在《Nanoscale》上。
图1：(a)CdS纳米带与CdS/ZnO树枝状异质结的XRD峰对比。(b)低倍数SEM下观测到的CdS/ZnO树枝状异质结。(c)(d)分别对应SEM和TEM下观测到的CdS/ZnO树枝状异质结。
实验样品一端被粘在金针上，并安置于原位样品杆头部。样品的另一端是一个可三维操纵的光电探针。光电探针是由一个钨金属扫描探针和一根双向光纤组成。通过操纵光电探针，可以使探针与样品紧贴并形成回路，光信号也可通过光纤照到样品指定位置。光纤外接405 nm激光器后，可在TEM中对样品施加405 nm光信号，同时原位测量光电响应性能。
图3：CdS/ZnO树枝状异质结在TEM下的结构表征。
图4：(a)(b)分别对应CdS纳米带和CdS/ZnO异质结安置在原位光学-光纤样品杆中的TEM图像。(c)(d)分别对应CdS纳米带和CdS/ZnO异质结I-V曲线的开关特性。(e)(f)分别对应CdS纳米带和CdS/ZnO异质结对周期性光信号的响应特性。
CdS/ZnO树枝状异质结因其特殊的结构特性，相对于CdS纳米带表现出更加优秀的光电响应性能。本案例中，原位TEM光学-光电测量系统不仅保证了TEM原有的分辨率，在电学测量及光电响应测量中也有不俗表现。