Cadmiumsulfid (CdS) Quantenpunkte als klassische lumineszierende II-VI-Halbleitermaterialien erhalten aufgrund ihrer hohen Quantenausbeute, einstellbaren Emissionsspektren und anderer ausgezeichneter optischer Eigenschaften große Aufmerksamkeit. Ihr intrinsischer bandrandstrahlender Mechanismus führt jedoch zu einer kleinen Stokes-Verschiebung und starker Selbstabsorption; gleichzeitig verursachen die hohe spezifische Oberfläche charakteristische Oberflächenfehler, die Nichtstrahlungsrekombinationen fördern und somit die weitere Anwendung in Hochleistungs-Optoelektronik und Biosensorik erheblich einschränken. Um diese intrinsischen Leistungseinschränkungen zu überwinden, ist die Dotierung mit Übergangsmetallionen (wie Mn²⁺, Cu⁺/Cu²⁺, Ag⁺, Co²⁺ usw.) in das CdS-Gitter ein effektiver Weg zur Lösung dieses Kernproblems. Die Dotierung verändert nicht nur die Exzitonenrekombinationswege durch Einführung von Zwischenenergieniveaus und mildert dadurch effektiv die genannten Defekte, sondern verleiht dem Material auch lange Lumineszenzlebensdauer, große Stokes-Verschiebung sowie ausgezeichnete magnetische und photokatalytische Eigenschaften. Dieser Artikel gibt einen systematischen Überblick über die neuesten Fortschritte in der Forschung zu übergangsmetalldotierten CdS-Quantenpunkten. Zunächst werden die Lumineszenzmechanismen der verschiedenen Dotierungsionen im CdS-Matrix und die ultraschnelle Ladungsträgerdynamik ausführlich erläutert; zweitens werden Strategien zur Steuerung der Emissionseffizienz durch Dotierungsposition und Oberflächenbeschichtung zusammengefasst; schließlich werden die neuesten Anwendungen in Weißlicht-LEDs, Fluoreszenzsensorik, Photodetektion und Photokatalyse systematisch dargestellt und die Herausforderungen der Cadmiumfreiheit sowie zukünftige Entwicklungsrichtungen des Gebiets diskutiert.

Cadmiumsulfid-Quantenpunkte; Übergangsmetalldotierung; Lumineszenzmechanismen; Fluoreszenzsensorik; optoelektronische Bauelemente