(In,Ga)2Se3納米晶溶液合成及其黃銅礦Cu(In,Ga)Se2成相應(yīng)用.pdf

1、In2Se3，Ga2Se3以及(In,Ga)2Se3屬于Ⅲ-Ⅵ族化合物，可以表現(xiàn)出多種相變和不同的晶體結(jié)構(gòu)，并且由于其具有獨(dú)特的光電性能，所以在電子、光電設(shè)備上得到廣泛應(yīng)用，如：記憶儲存器，可見光傳感器。不僅如此，它們還可以應(yīng)用于太陽能光吸收層薄膜CuInSe2，CuGaSe2和Cu(In1-xGax)Se2(CIGSe)的前驅(qū)體材料。CIGSe為高效薄膜太陽能電池的光吸收層材料（效率超過20％），具有較高的光吸收系數(shù)，良好的光照穩(wěn)定性

2、，較高的光電轉(zhuǎn)化率，可調(diào)的禁帶寬度等眾多優(yōu)點(diǎn)。
　　本實(shí)驗(yàn)提出了一種常壓溶液化學(xué)法研究(In,Ga)2Se3的制備，其具有環(huán)境友好、成本低、制備工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)。用InCl3·4H2O，GaCl3和 Se粉作為反應(yīng)前驅(qū)體，乙二胺（EN）和正十二烷基硫醇（NDM）作為添加劑。將合成產(chǎn)物制備成墨水后，利用浸漬提拉的方法制成薄膜后于500℃進(jìn)行熱處理。通過SEM、TEM、XRD、EDS、UV-Vis-NIR、Raman和Hall等測試手段

3、，調(diào)查了不同反應(yīng)溫度、乙二胺以及正十二烷基硫醇的添加量對(In0.7,Ga0.3)2Se3納米晶合成及其光學(xué)性質(zhì)的影響；觀察了不同In/Ga比投料下合成的(In,Ga)2Se3納米晶的形貌，討論了產(chǎn)物中的固溶含量、物相組成、光學(xué)帶隙以及霍爾參數(shù)隨投料時化學(xué)計量比的變化。最后，用墨水法通過(In,Ga)2Se3和 CuS薄膜或 Cu2+溶液疊層制備Cu(In,Ga)Se2薄膜，考查此方法下Cu(In,Ga)Se2黃銅礦的成相與結(jié)構(gòu)特征。<

4、br>　　結(jié)果表明，在三乙二醇體系中，對于制備0.15mmol(In,Ga)2Se3，當(dāng)投料比[Se]:[In]:[Ga]=1.5:0.7:0.3，向40mL Se源基液中加入1mL EN和0.075mL NDM作為反應(yīng)助劑，于230℃下注入10mL陽離子前驅(qū)體溶液，在210℃下回流30min可制得In/Ga比為7/3，粒徑為50nm，分散性較好類球形納米晶。此外，固定上述條件，改變反應(yīng)物In/Ga比，合成的(In1-xGax)2Se3

5、(0≤x≤1)產(chǎn)物形貌為類球形，納米晶化學(xué)計量比可控，與投料中的In/Ga比匹配良好。在0≤x≤0.3范圍內(nèi)，熱處理后的(In1-xGax)2Se3產(chǎn)物為 N型半導(dǎo)體，具有六方缺陷纖鋅礦結(jié)構(gòu)，在1.88eV–2.01eV范圍內(nèi)可調(diào)的禁帶寬度。在0.5≤x≤1.0范圍內(nèi)，熱處理后的(In1-xGax)2Se3產(chǎn)物為P型半導(dǎo)體，具有立方缺陷閃鋅礦結(jié)構(gòu)，在1.76eV–2.10eV范圍內(nèi)可調(diào)的禁帶寬度。而在x=0.4和0.45時，產(chǎn)物(In1