[發明專利]一種硫硒化銻薄膜的制備方法

在審

• 申請號: 202110926131.2
• 申請日: 2021-08-12
• 公開（公告）號: CN113754311A
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 侯文龍;陸蕾;張文婧;張建平;尹庚文;楊越冬;張海全
• 申請（專利權）人: 河北科技師范學院
• 主分類號: C03C17/34
• 分類號: C03C17/34
• 代理公司: 北京中強智尚知識產權代理有限公司 11448
• 代理人: 郭曉迪

本發明公開了一種硫硒化銻薄膜的制備方法，通過將硒化銻加入到乙二胺和乙二硫醇的混合溶液中配制電沉積液，再通過導電玻璃在電沉積液中進行恒電位電沉積，使位于陰極上的導電玻璃上的電極表面沉積出一層預制膜，再通過沉積有預制膜的導電玻璃在氮氣氣氛下進行熱處理，最終獲得硫硒化銻薄膜，本發明提供的硫硒化銻薄膜的制備方法，可精準控制沉積厚度、以及沉積在導電玻璃上的物質的化學組成，并且通過本發明獲得的硫硒化銻薄膜還具有厚度均勻、不易脫落、制備工藝簡單、以及操作容易等優點；同時，本發明還能夠通過改變電沉積液中Sb₂Se₃的添加含量，實現調控Sb₂Se_xS_3?X薄膜的禁帶寬度，進而提高應用本發明制得的薄膜的器件性能。

技術領域

本發明屬于功能材料領域，具體涉及一種硫硒化銻薄膜的制備方法。

背景技術

由于Sb₂S₃在地殼中含量豐富、安全無毒，所以在催化和太陽能領域有較為廣泛的應用，Sb₂S₃的禁帶寬度較大，約為1.7eV，因此，其制備出的器件會具有相對較高的開路電壓，但是Sb₂S₃的禁帶寬度過大也會使薄膜對光的利用率降低、光響應范圍變窄、短路電流密度相應較小，因此，一定程度上限制了器件的性能。雖然，可以通過增加吸收層厚度和能帶工程提高Sb₂S₃薄膜光吸收強度，但是增加吸收層厚度對材料晶體結構要求相對較高，所以采用優化能級結構的方法來提高Sb₂S₃薄膜的光吸收強度可行性更高。

Sb₂S₃與Sb₂Se₃有一樣的輝銻礦結構，S元素和Se元素的相互交換可以得Sb₂Se_xS_3-X,

Sb₂S₃的禁帶寬度為1.7eV，Sb₂Se₃的禁帶寬度為1.1eV，因此，將兩者摻雜可有效調節過大的禁帶寬度，以提高光吸收強度。2009年美國亞利桑那大學學者在利用膠體合成法將Sb(Ⅲ)溶解于2-乙基己酸溶液中注射到熱的含有S,Se混合物的石蠟流體中，將溶液溫度保持在220℃直至黃色液體變為黑色表明Sb₂Se_xS_3-X的生成，隨著溶液中S和Se比例的變化，實現了Sb₂Se_xS_3-X的禁帶寬度可1.18-1.63eV范圍內可控調節。(Zhengtao Deng,MasudMansuripur,Anthony J.Muscat.Simple Colloidal Synthesis of Single-Crystal Sb-Se-SNanotubes with Composition Dependent Band-Gap Energy in the Near-Infrared.Nano Lett.,2009.9(5)，2015-2020)。2015年Carrie L

課題組把不同化學計量比的Sb₂O₃/Se溶于硫醇-胺溶劑中旋涂在玻璃基底并將其350℃退火，得到禁帶可調節的Sb₂Se_xS_3-X薄膜。(Carrie L.McCarthy,David H.Webber,Emily C.Schueller,and Richard L.Brutchey.Solution-Phase Conversion of BulkMetal Oxides to Metal Chalcogenides Using a Simple Thiol–Amine SolventMixture.Angew.Chem.Int.Ed.2015,54,8378–8381)