[發(fā)明專利]一種長方體形狀的CuInS2

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911419461.1
• 申請(qǐng)日: 2019-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN111072059B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃博;張輝朝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C01G15/00
• 分類號(hào): C01G15/00;C01G9/08;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 楊舟濤

本發(fā)明公開了一種長方體形狀的CuInS₂/ZnS半導(dǎo)體納米晶的高效制備方法。具體包括以下步驟：(1)制備CuInS₂/ZnS納米核，提純后溶于三正辛基磷，獲得TOP/NCs溶液；(2)在氬氣環(huán)境下，將硫粉與TOP混合，超聲直至獲得澄清的TOP/S溶液；(3)將三正辛基氧磷、氧化鋅和油酸在氬氣環(huán)境下加熱至120～130℃反應(yīng)50～60分鐘，再升溫到345～350℃使反應(yīng)物變?yōu)槌吻宓娜芤海?4)向步驟(3)中的產(chǎn)物注入TOP/NCs溶液，設(shè)定溫度為335～340℃，待溫度恢復(fù)至335～340℃時(shí)注入TOP/S溶液，反應(yīng)15～18分鐘后降至室溫，得到長方體形狀的CuInS₂/ZnS納米晶。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種長方體形狀的CuInS2/ZnS半導(dǎo)體納米晶的高效制備方法。

背景技術(shù)

新材料的開發(fā)是技術(shù)發(fā)展的主要?jiǎng)恿ΑＴ谶^去的二十年中，納米晶體的制備和操控以及對(duì)其尺寸和形狀的依賴特性的認(rèn)識(shí)取得了巨大的進(jìn)步。納米材料的性能不僅可以根據(jù)其化學(xué)成分進(jìn)行調(diào)節(jié)，還可以根據(jù)其幾何參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。例如，半導(dǎo)體納米晶的帶隙取決于納米微晶的尺寸。因此，通過在納米尺度范圍內(nèi)控制納米晶的尺寸，我們可以方便地調(diào)控材料的光學(xué)性能。這可以通過濕化學(xué)合成方法來實(shí)現(xiàn)，該方法通常可制備出帶有機(jī)配體殼層保護(hù)的納米晶膠體溶液。調(diào)節(jié)合成的參數(shù)，如溫度，前軀體和溶劑的濃度以及性質(zhì)，可以對(duì)所得納米晶體的組成、大小和形狀進(jìn)行微調(diào)。尤其是針對(duì)二元半導(dǎo)體材料(例如II-VI或IV-VI半導(dǎo)體)，已開發(fā)出大量合成方案以實(shí)現(xiàn)精確的尺寸和形狀控制。鎘基的納米晶體(如CdSe)具有出色且可精確控制的光學(xué)性能，能夠?qū)崿F(xiàn)具有高色域的商用顯示器的研發(fā)。但是，研究最好的II-VI和IV-VI半導(dǎo)體納米晶一般都包含劇毒的重金屬鎘和鉛，這嚴(yán)重限制了它們的大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用。而在三元I-III-VI半導(dǎo)體中可以發(fā)現(xiàn)具有相似光學(xué)特性且毒性較小的材料，如銅銦硫(CuInS₂)。CuInS₂是一種直接帶隙半導(dǎo)體材料，在可見光譜范圍內(nèi)具有高消光系數(shù)和顯著的缺陷耐受性，該納米晶可作為有毒納米晶的替代材料廣泛地應(yīng)用于太陽能轉(zhuǎn)換，光電探測(cè)，發(fā)光器件，光催化和生物醫(yī)學(xué)等方面。因而，基于CuInS₂的納米晶的制備及形貌控制顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種CuInS₂/ZnS半導(dǎo)體納米晶的高效制備方法。該方法能在很短的時(shí)間內(nèi)獲得長方體形狀的CuInS₂/ZnS半導(dǎo)體納米晶。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是一種長方體形狀的CuInS₂/ZnS半導(dǎo)體納米晶的高效制備方法，包括以下步驟：

步驟(1)、制備CuInS₂/ZnS納米核，提純后溶于三正辛基磷，獲得TOP/NCs溶液；優(yōu)選納米核的平均尺寸為2.7nm，濃度為45nmol/mL；

步驟(2)、氬氣環(huán)境下，將硫粉與TOP混合，超聲直至獲得澄清的TOP/S溶液；

TOP/S溶液中硫的濃度為2.7～4.9mol/L；

步驟(3)、將三正辛基氧磷、氧化鋅和油酸在氬氣環(huán)境下加熱至120～130℃反應(yīng)50～60 分鐘，再升溫到345～350℃使反應(yīng)物變?yōu)槌吻宓娜芤海?/p>

ZnO、油酸和三正辛基氧磷的物質(zhì)的量之比為1:5～5.1:3～6.4；

步驟(4)向步驟(3)中的產(chǎn)物注入步驟(1)中的TOP/NCs溶液，設(shè)定溫度為335～340℃，待溫度恢復(fù)至335～340℃時(shí)注入步驟(2)中的TOP/S溶液，反應(yīng)15～18分鐘后降至室溫，得到長方體形狀的CuInS₂/ZnS納米晶；

ZnO、硫粉和納米核的物質(zhì)的量之比為1:3～3.1:2.7×10^-5～5.6×10^-5。