室温下Bi2S3纳米晶的可控合成及其表征(3)
由久保及其合作者提出的相邻电子能级和颗粒直径的关系公式：
可得，对于大粒子或宏观物体能级间距几乎为零；而对于纳米微粒，因其所含原子数N有限，δ存在一定值，即能级间距发生了分裂。当能级间距比热能、磁能、静电能或光子能量大时，不得不考虑量子尺寸效应，从而导致纳米微粒在磁、光、声、热及超导性能方面与宏观特性有显著的不同。半导体纳米粒子的电子态又体相的连续能级变为分立能级，在光吸收谱上会出现具有结构的特征吸收。伴随量子尺寸效应的能级改变和带隙变宽，使得微粒的发射能增加，光吸收蓝移，直观的表现即为样品颜色的变化。
1.2.1.3 宏观量子隧道效应
微观粒子所具有的贯穿势垒的能力称为隧道效应。近些年，人们发现一些宏观量也具有隧道效应，如微粒的磁化强度，量子相干器件的磁通量等，称为宏观隧道效应[8]。
1.2.1.4 表面效应
由上表可知：纳米微粒尺寸越小，表面能越高，位于表面的原子所占比例越大。由于表面原子数的逐渐增多，原子配位不足及表面能变高，使得这些表面原子拥有高的活性，极不稳定而与其它原子结合。对半导体纳米微粒的光学、光化学、非线性光学及电学性质等具有重要的影响[9]。
基于半导体纳米粒子的量子尺寸和表面效应，其在发光材料[10]线性光学材料[11]敏传感材料[12]、光催化材料[13]及新颖光电子材料[14-18]方面具不错的发展前景。已研制成功的的一些纳米材料器件有单电子纳米二级管、纳米高效发光二级管、分子晶体管、纳米半导体激光器及纳米半导体传感器等。
1.2.1.5 介电限域效应
介电限域是纳米微粒分散在异质介质中由于界面引起的体系介电增强的现象，主要来源于微粒表面和内部局域强的增强。当介质的折射率比微粒的折射率相差很大时，就产生了折射率边界，这就导致微粒表面和内部的场强比入射场强明显增加，这种局域强的增强称为介电限域。一般来说，过渡族金属氧化物和半导体微粒都可能产生介电限域效应，纳米颗粒的介电限域对光吸收、光化学、光学非线性等都会有重要的影响。
1．3 Bi2S3及SnS的结构与性质简介
1.3.2 硫化铋的研究概况
Bi是可安全使用的“绿色金属”，除用于医药行业外，也可广泛用于半导体、超导体、阻燃剂、颜料、化妆品、电子陶瓷等领域，大有取代铅、锑、镉汞等有毒元素的趋势。硫化铋（Bi2S3）是一种直接带隙半导体材料，禁带宽度Eｇ=1.3eV,它在光伏转化、光电二极管阵列以及由于具有Peltier效应而导致的热电冷却方面具有潜在的应用，所以近年来引起了越来越多的关注。特别是近几年来发现它具有纳米棒状结构，更是吸引了研究者的兴趣。此外，由于纳米级Ⅱ-Ⅵ族二元金属氧（硫）化物在光电子领域的巨大潜能和多方面应用，纳米尺寸Ⅱ-Ⅵ族混合物半导体的制备和表征引起了越来越多的关注。非线性光学性能，发光性能，量子效应和其他重要的物理化学性能，使得这种半导体晶体以及纳米晶体的合成制备在近几年来取得了快速的进步。
1.3.2 硫化亚锡的研究概况
SnS是一种重要的无毒Ⅳ-Ⅵ族化合物半导体材料，通过控制锡元素的浓度，既能展示出n-型半导体的性质，又能展示出p-型半导体的性质。SnS晶体结构像是变形的NaCl结构，在每一层中Sn原子和S原子是由较强的共价键结合的，而层于层之间的原子是由比较弱的范德华力结合的。SnS是一种重要的半导体材料，其光学直接带隙和间接带隙宽度分别为1.2~1.5eV和1.0~1.1eV，与太阳辐射有很好的光谱匹配，且光电转换效率高达25%，非常适合作为太阳能电池中的光吸收层。此外，因其优良的光电特性，SnS还被应用于电致光显示器的近红外探测器、光电压设备以及锂离子电池的阳极材料等领域。