[發明專利]Ho摻雜Bi2

有效

• 申請號: 202110058982.X
• 申請日: 2021-01-17
• 公開（公告）號: CN112939483B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 周威;鐘福新;勞昌玲;王家鈺;黎燕;莫德清
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: C03C17/34
• 分類號: C03C17/34;H01L31/032
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種Ho摻雜Bi₂S₃納米薄膜的制備方法。將FTO分別在含Bi(NO₃)₃·5H₂O的冰醋酸溶液和含Na₂S·9H₂O的甲醇溶液中浸泡，每次取出FTO烘干，如此重復三次，退火后制得Bi₂S₃/FTO。將含Bi(NO₃)₃·5H₂O、Ho(NO₃)₃·6H₂O、Na₂S₂O₃·5H₂O三種物質混合而成并且NaOH調節溶液pH值為4.8的反應液裝入高壓反應釜中，插入Bi₂S₃/FTO，在烘箱中反應，得光電壓值為0.0747 V~0.2650 V的純Bi₂S₃及Ho摻雜Bi₂S₃(Ho?Bi₂S₃)納米薄膜。本發明對原料及儀器要求不高、工藝簡單、周期較短，產品的光電性能穩定性好。

技術領域

本發明涉及一種Ho摻雜Bi₂S₃納米薄膜的制備方法。

背景技術

硫化鉍(Bi₂S₃)是一種禁帶寬度為1.3eV～1.7eV的直接半導體，在105cm^-1范圍內具有高的吸收系數，可吸收800nm內大部分可見光并轉移電子，可以直接對太陽光進行利用，在太陽能材料、光電轉換材料、光催化降解材料和光裂解制氫等領域具有重要的發展前景。Bi₂S₃因其窄帶隙被導致空穴與電子容易復合和載流子壽命較低導致光電轉換效率和量子轉化效率較低，使應用受到很大程度的制約。為了改善Bi₂S₃的結構與性能，很多研究者通過復合和元素摻雜兩個方面抑制光生電荷的復合、促進光生電荷的轉移，從而提高Bi₂S₃薄膜的光電性能。復合主要是Bi₂S₃與其他類型的半導體形成異質結或同質結，使得光生電子發生轉移從而提高量子轉化效率。摻雜是改善材料性能的重要方法，也是研究半導體材料最成熟的方法之一，主要是通過摻雜普通的氧化物或稀土元素來實現改變帶隙的目的。由于本征缺陷和非本征摻雜劑會顯著影響載流子的壽命和電導率，因此對摻雜劑的選擇和研究對于改善目前Bi₂S₃基太陽能電池的低效率至關重要。而對于Bi₂S₃摻雜改性的研究，多為金屬摻雜，主要以過渡元素金屬摻雜為主，可以改變Bi₂S₃的光學帶隙，調整光吸收范圍。目前，對Bi₂S₃摻雜改性的方法有很多，如共化學浴沉淀法、水熱法、溶膠凝膠法、磁控濺射法、電化學沉積法等等。本發明采用連續離子沉積法-水熱法制備高光電轉化性能的Ho摻雜Bi₂S₃納米薄膜。制備工藝簡單穩定，工藝參數較容易控制，反應條件溫和，制備周期也相對較短，測樣品光電轉換性能較單純水熱法制備Bi₂S₃薄膜有所提高，目前尚未見報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種連續離子沉積法-水熱法制備Ho摻雜Bi₂S₃(Ho-Bi₂S₃)納米薄膜的方法。

具體步驟為：

(1)將0.0243g～0.0728g Bi(NO₃)₃·5H₂O溶于10mL分析純冰醋酸中得A溶液。