偏振异质结构发光体2D材料和0D量子点的联姻

偏振光的产生、调制和检测在光通信、激光加工、动态显示和生物医学成像等多个领域发挥着关键作用。多功能原型设备的进步，无缝集成了一系列光学控制技术，在满足偏振光学的未来需求方面具有巨大潜力，强调低功耗、功能集成和经济高效的光学元件。

偏振发光体具有光发射和光调制的双重属性，具有许多独特的优势，包括偏振光发射和自适应光调制。然而，传统的有机偏振发光体遇到一个或多个挑战，例如对外部场不敏感、发光效率低或紫外光学稳定性不足。

新型发光体的创新，其特点是对外部场的敏感性提高、深紫外波长范围内的稳定性以及发光效率的提高，对于多功能光控制器件的制造具有至关重要的意义。由于其一维或多维的纳米级尺寸，低维无机材料表现出与块体材料不同的物理性质，包括明显的量子限制效应和显着的光学各向异性。

具体来说，由不同尺寸的材料衍生的复合异质结构展现出优异的电学、磁学、催化和光化学性质，在相关应用中展现出卓越的性能。然而，偏振发光体领域的进步仍然受到阻碍，这主要归因于复合异质结构的构造技术不成熟以及不同尺寸的材料之间缺乏互补的性能特征所带来的挑战。

在《光：科学与应用》杂志上发表的一篇新论文中，由来自中国广东省中国科学院深圳先进技术研究院的丁保福、王峰和程惠明领导的科学家团队及其同事在《光：科学与应用》上发表了一篇新论文将超高刺激敏感的宽带隙二维材料与0D碳量子点(CD)集成，展示出高效和偏振的蓝色荧光。

这种合成产生了首个以0D/2D配置为特征的全无机纳米异质结构发光体。此外，基于0D/2D纳米异质结构发光体的多功能器件无缝地融合了发射、调制和光检测的功能。

a、复合材料在调制-发射集成中的综合光学性能示意图;b、紫外波长范围检测性能对比分析;c，电场调制(E=6V/mm)下不同偏振角的发射强度比较。图片来源：徐宏伟、刘经伟、魏胜、罗杰、龚锐、田思源、杨益奇、雷玉坤、陈新曼、王嘉宏、钟高国、唐永兵、王峰、程慧明和丁宝福

建立0D/2D异质结构发光体的关键不仅在于不同维度材料组件的有效锚定，还在于确保它们的光学特性无缝协调。为了规避二维材料对零维发光材料的激发和发射光的潜在吸收猝灭，研究团队采用了具有宽带隙和高场敏感性的钴掺杂二氧化钛(CTO)色散作为基础元素。

通过化学吸附诱导Ti-OC键的形成，团队成功合成了CDs/CTO异质结的胶体溶液。这种胶体溶液恰当地保留了CTO的光学各向异性特性和CD的高效蓝色发光特性，表明成功构建了首个全无机CD/CTO异质结构发光体。

基于已开发的异质结构发光体，利用光学器件异质结的二向色吸收特性，有助于检测360nm至385nm范围内的紫外光。通过CTO诱导的定向排列实现了CD的偏振发射，标志着无缝集成调制、发射和检测的多功能光控原型装置的成功建立。

该研究成果为偏振发光体家族引入了新成员，为开发多种异质结构发光体提供了全新的视角和创新的方法。这些特性的结合为光学调制和检测以及偏振发光操纵提供了有形的原型设备。该发现未来将有望应用于光催化、生物医学应用、显示和光通信等多个领域。