CuInS2半導體納米晶的熱溶劑合成及其薄膜制備.pdf

1、Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ2型半導體材料在光電領(lǐng)域具有重要的技術(shù)應(yīng)用價值,CuInS2是典型的Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ2型半導體,吸收系數(shù)高達105cm-1,禁帶寬度為1.50eV,接近太陽能電池材料所需要的最佳禁帶寬度值,且對溫度變化不敏感,性能穩(wěn)定,成本較低,并且制備CuInS2所需原料的毒性較低。目前存在的主要問題是大多數(shù)采用溶劑熱合成工藝制備黃銅礦結(jié)構(gòu)CuInS2納米粒子的實驗中都使用了高壓釜,實驗的安全性降低,不適于今后工業(yè)化生產(chǎn)。本文以CuClH2O,I

2、nCl34H2O,H3CCSNH2為前驅(qū)體,以乙二醇代替水作為反應(yīng)介質(zhì),添加合適的絡(luò)合劑和表面活性劑,采用熱溶劑法高溫注射前驅(qū)體合成了CuInS2納米晶并進行研究。實驗中不需要采用高壓密閉環(huán)境,實驗易于操作。通過XRD、FESEM、TEM、HRTEM、EDS、XPS、FT-IR、UV-vis對產(chǎn)物進行了測試表征,研究了銅源、硫源、前驅(qū)體濃度、配比、注射溫度、生長溫度等工藝過程對產(chǎn)物的影響,分析了乙二醇體系中CuInS2納米晶的化學反應(yīng)過

3、程及晶體生長機理,并最終確定合適的成核溫度和生長溫度；實驗后期階段采用拉膜法將制備的CuInS2納米晶膠體溶液制備成膜,并進行熱處理,分析熱處理對薄膜結(jié)構(gòu)和形貌的影響。
　　 通過實驗結(jié)果分析,實驗最終確定采用CuCl做銅源；硫代乙酰胺做硫源；前驅(qū)體配比和前驅(qū)體的混合方式等工藝過程對于產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)及形貌均有較大的影響；不同的注射溫度直接影響產(chǎn)物的形成過程:低溫熱注射時,首先形成CuS二元相,隨著反應(yīng)進行,產(chǎn)物由二元相向三元相CuI