包含有机和二维 (2D) 单层半导体的杂化异质结构 (HSs) 在光电应用中具有很大的前景。到目前为止，有机/二维 HS 的研究工作主要集中在将光激发单线态直接耦合到单层半导体上。有机半导体中具有有趣特性（例如，长寿命）的光学暗三重态是否以及如何用于调控杂化HSs的光物质相互作用，目前尚待探索。近日，浙江大学Haiming Zhu等通过时间分辨光谱研究分别对具有 I 型和 II 型能带排列的单层半导体Pd-octaethylporphyrin (PdOEP)/WSe2 和 PdOEP/WS2 HSs 的三重态敏化。
本文要点：
1）研究表明，系统间交叉在约 5 ps 内形成的 PdOEP 三重态可以分别将能量或电荷转移到 WSe2 或 WS2 单层，从而导致 WSe2 中的显著光致发光增强 (180%) 或WS2中长寿命的电荷分离 (>2 ns)。
2）三重态转移发生在~100 ns 内，比单重态慢 3 个数量级以上，这可归因于其紧密局部化的性质。
3）对厚度依赖性的进一步研究揭示了三重态扩散对有机/二维 HSs中三重态敏化的决定作用。
这项研究表明，较少探索的分子三重态在敏化二维单层半导体方面具有巨大的前景，并为在有机/二维 HSs 中实现远程光收集和能量迁移以增强光电应用提供了指导。
Lei Ye, et al. Molecular Triplet Sensitization of Monolayer Semiconductors in 2D Organic/Inorganic Hybrid Heterostructuress. ACS Nano, 2022
DOI: 10.1021/acsnano.2c03995
