微波水熱法制備CdS粉體和薄膜的研究.pdf

1、硫化鎘(CdS)作為Ⅱ族-Ⅵ族中一種重要的直接帶隙寬禁帶半導體材料，在光電領域和太陽能電池等方面有很好的應用?；贑dS在太陽能光電池方面的應用以及微波水熱技術的巨大潛力，本論文對微波水熱法制備CdS粉體和薄膜進行了系統(tǒng)的研究。
　　 采用微波水熱法制備CdS粉體和薄膜，并利用X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)、EDS、透射電子顯微鏡(TEM)、X射線光電子能譜(XPS)和原子

2、力顯微鏡(AFM)對所制備的CdS粉體和薄膜的物相、形貌和元素組分進行了表征，并采用光致發(fā)光譜(PL)和紫外可見近紅外光譜儀(UV-VIS-NIR)對CdS粉體和薄膜的光學性能進行了表征。研究了微波水熱溫度、微波水熱時間、填充比、不同Cd2+濃度、不同S/Cd物質的量比、不同硫源、不同模板劑、不同前驅液pH值等工藝因素對制備CdS粉體和薄膜的影響；制備了六方板狀CdS簇和分等級空心球狀CdS；并采用自組裝法制備了CdS薄膜。
　　

3、 結果表明：采用微波水熱可以在低溫下快速地制備出具有規(guī)則結構的直徑大小為50～1000nm的CdS微晶球。CdS微晶的結晶程度和晶粒尺寸隨反應溫度和時間的延長而提高，反應填充比在50～80％的范圍內對產物的影響不大。通過優(yōu)化工藝，制備CdS微球的最佳條件為：水熱反應溫度為140℃，反應時間為20min，反應釜填充比為67％；以CdCl2·H2O和Na2S2O3·5H2O為原料，通過簡單調節(jié)反應前驅液的S/Cd物質的量比，控制合成了不同

4、形貌的CdS微晶。隨著S/Cd物質的量比的增大，產物從六方相的纖鋅礦型CdS逐漸轉變?yōu)榱⒎介W鋅礦型CdS，合成的CdS微晶從四面體組裝成的花狀結構逐漸變?yōu)榉值燃墱是蛐谓Y構，準球形結構由粒度更小的顆粒(約20nm)組裝而成，制備的CdS微粒具有較好的熒光發(fā)光性質；隨著鎘離子濃度增大，CdS微晶的形貌從四面體結構變?yōu)闇是蛐谓Y構，并且粒徑逐漸變??；不同模板劑和不同硫源條件下，制備出了不同形貌的CdS微晶(球狀、花狀、三棱錐狀、六方板狀)；制備

5、的分等級空心球狀硫化鎘粉體半徑約為400～600nm，是由直徑為20～30nm的納米CdS晶組裝而成，紫外透射光譜計算得出，禁帶寬度為2.66eV；自組裝制備的CdS納米薄膜純度高，成膜質量好，表面較平整，納米晶粒分布均勻，光學性能較好，禁帶寬度為2.41eV。
　　 采用微波水熱法成功制備出CdS納米薄膜，最佳條件為：微波水熱溫度140℃，時間15min；通過簡單調節(jié)反應前驅液的鎘離子濃度，控制合成了不同形貌的CdS薄膜，隨鎘