Cadmiumsulfid (CdS) Quantenpunkte als klassisches leuchtendes Material der II–VI-Halbleiterfamilie erhalten aufgrund ihrer hohen Quantenausbeute und anpassbaren Emissionsspektren breite Aufmerksamkeit. Ihr intrinsischer bandkantenbezogener Strahlungsmechanismus führt jedoch zu einer geringen Stokes-Verschiebung und starkem Selbstabsorptionseffekt; Gleichzeitig führen die durch die hohe spezifische Oberfläche bedingten speziellen Oberflächenfehler leicht zu nicht-radiativer Rekombination, was ihre Anwendung in leistungsstarken optoelektronischen Geräten und der Biosensorik stark einschränkt. Um diese intrinsischen Leistungsgrenzen zu überwinden, ist das Einbringen von Übergangsmetallionen (wie Mn²⁺, Cu⁺/Cu²⁺, Ag⁺, Co²⁺ usw.) in das CdS-Gitter als Dotierungsmethoden ein wirksamer Weg zur Lösung des Kernproblems geworden. Die Dotierung verändert nicht nur durch die Einführung von Zwischenenergieniveaus den Exzitonenrekombinationspfad und mildert die genannten Defekte effektiv, sondern verleiht dem Material auch eine lange Leuchtlebensdauer, eine große Stokes-Verschiebung sowie ausgezeichnete magnetische und photoelektrokatalytische Eigenschaften. Dieser Artikel gibt einen systematischen Überblick über die jüngsten Forschungsfortschritte bei Übergangsmetall-dotierten CdS-Quantenpunkten. Zunächst werden die Emissionsmechanismen und die ultraschnelle Ladungsträgerdynamik verschiedener Dotierionen in der CdS-Matrix ausführlich erklärt; anschließend werden Strategien zur Steuerung der Emissionseffizienz durch Dotierpositionen und Oberflächenbeschichtungen zusammengefasst; abschließend werden die neuesten Anwendungen in weißen LEDs, fluoreszenzbasierter Sensorik, Photodetektion und Photokatalyse systematisch zusammengefasst sowie Herausforderungen der Cadmiumfreisetzung und zukünftige Entwicklungsperspektiven vorgestellt.

Cadmiumsulfid-Quantenpunkte; Übergangsmetalldotierung; Emissionsmechanismus; Fluoreszenzsensorik; optoelektronische Geräte