Cu2ZnSnS4及Cu2ZnSnSe4納米晶的制備及其性質(zhì)研究.pdf

1、Ⅰ2-Ⅱ-Ⅳ-Ⅵ4族納米晶材料因其在光電、熱電等領(lǐng)域所具有良好的應(yīng)用前景而受到廣泛關(guān)注。利用膠質(zhì)工藝可以在較低溫度下制得熱力學(xué)亞穩(wěn)態(tài)的纖鋅礦晶型與穩(wěn)態(tài)的閃鋅礦晶型。然而，在相似的工藝體系中，造成納米晶晶型改變的原因尚處于不確定狀態(tài)，急待闡明，以為今后的進(jìn)一步研究提供理論基礎(chǔ)。本論文首先將金屬陽離子與硫脲或硒脲在油胺中加熱混合并反應(yīng)，分別制得單分散性良好的Cu2ZnSnS4及Cu2ZnSnSe4納米晶。其XRD譜圖及HRTEM照片表明，由

2、硫脲制得的Cu2ZnSnS4納米晶以纖鋅礦結(jié)構(gòu)為主，而由硒脲制得的Cu2ZnSnSe4納米晶則以閃鋅礦結(jié)構(gòu)為主。
　　隨后，對不同晶型四元納米晶的形成機(jī)理進(jìn)行了深入探究。利用不同的陰離子源，包括硫脲、硒脲、硫粉和二苯二硒醚，制備三元的Cu2SnS3及Cu2SnSe3納米晶，并將其晶型與實驗得到的或文獻(xiàn)報道的相應(yīng)四元半導(dǎo)體進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)在相同的陰離子源環(huán)境中制得的三元及四元納米晶晶型是一致的。
　　進(jìn)一步研究銅基二元化合物發(fā)現(xiàn)

3、，CuS和CuSe，或Cu2S(包括Cu1.96S及Cu9S5)和Cu2Se晶核是分別形成閃鋅礦或纖鋅礦晶體結(jié)構(gòu)的主要原因。這一結(jié)論首先通過利用不同陰離子源制備二元化合物得到，隨后通過控制二元中間產(chǎn)物來略微改變四元納米晶的晶體結(jié)構(gòu)能進(jìn)一步證明這一點。這種細(xì)微的變化不僅能從XRD譜圖中觀察到，還能從對四元納米晶的光學(xué)及電學(xué)性質(zhì)的研究中得以反映。
　　利用這一結(jié)論再次回到四元納米晶中，用GeCl4替代SnCl2將制備體系拓展到Cu2Z