水热法制备纤锌矿CuGaS2及其荧光性能研究(2)
致 谢. 22
参考文献 23
1 前言
1.1 背景
纳米科学技术是近几十年来诞生，且迅速崛起的一门新兴的应用科学。纳米科学技术在许多领域已经有相当的建树：新材料中的应用，微电子、电力领域的应用，制造业中的应用，生物、医学中的应用，化学、环境监测中的应用，能源、交通等领域的应用，农业中的应用，以及日常生活中应用等等。我们日常的生活中就离不开纳米科学，衣食住行医，无不没有它的身形，可以说它已经悄悄来到了每个人的身边成为了日常生活必不可缺的日用品。
物质到达纳米级过后，约在0.1-100 nm这个范围内，物质原本性能就会突变，表现出其独特的性能。此类物质与原先的分子，原子相异，与所知宏观物质的性能不相同，但构成的拥有特殊性能新材料，就被称之为纳米材料。当然光是有了纳米尺度还不足以成为纳米材料，还需要有特殊的性能，包括了在光学，磁学，电学和化学等方面。这也就是纳米材料吸引人们的原因之一。
纳米材料的区分方法一般如下：第一是按照原子的排列规则，通过比较纳米材料的对称性和有序程度，可分成以下3种形态：晶体态、非晶态及准晶态；这类的分法主要是按纳米材料的不同键合方式。
利用纳米技术在医药将使药品生产过程变得更加细微，并且可以通过直接控制的原子排列与分子材料中的纳米尺度生成具有特定功能的药物。纳米材料的家具制品，具有抗菌，杀菌，除的特性，抗老化，抗紫外线，也可以用来作为冰箱，冷气覆盖抗菌除臭的塑料。纳米技术亦可用于硬盘的读取和存储容量的纳米材料及存储器芯片容量为原本的上千倍，并已运用在电子行业。利用纳米技术，可将电脑缩小成为“掌上电脑”。而一种新型的拥有特殊功能的纳米膜也将于环境相关领域问世。研究开发此类膜的目的即是通过过滤手段来消除污染，而此类膜亦能检测污染的原因，是由化学或是由生物制剂引起的。所以考虑到现在环保以及可持续发展的大形势之下，纳米晶就体现出了它的又一大特质：绿色合成。此外，相关的研究也可已从异质结构、掺杂、激发等等的手段进行，开发出适用于更多领域的纳米材料。
1.2 I-III-VI2族三元硫属化合物
I-III-VI2族三元硫属化合物半导体分子式为ABX2。一般来说，大多以黄铜矿的结构存在，其性质与II-VI2族闪锌矿结构相似，因为结构的特殊性，结构中的金属离子是有序排列的，所以在光电太阳能电池材料，光电器件，非线性光学器件以及激光二极管等方面具有广泛的应用。
CuInS2、CuInSe2(简称CIS)等I-III-VI2族化合物薄膜太阳电池具有高理论转换效率、直接禁带、高光吸收系数、禁带宽度与太阳光谱相匹配和稳定性好等优点。[1]
CuInS2具有黄铜矿、闪锌矿和未知结构三种同素异形体[2]。CuInS2的晶体属于正方晶系，为体心四方。当温度低于980 °C时，表现为黄铜矿的结构，由两个面心立方格子嵌套而成，S原子处于立方体的面心，Cu和In原子则交替排列。形成黄铜矿结构的CuInS2材料中，In-S化学键长为0.2464 nm，Cu-S化学键长0.2335 nm，晶胞参数为1.0065，高温980-1045 °C时为闪锌矿结构。其中Cu原子和In原子的位置随机排列[1]。
CuInS2是I-III-VI2族三元化合物中最具代表性的半导体材料，而正如我们所知的那样，作为新型功能的材料，半导体纳米晶的研究发展的时间并不是很长，相对的有些方面还并未达到成熟。但又因其所具有的光电性质以及较为特殊的量子限域效应，除了前面提到的发光二极管、太阳电池、非线性光学同样也可应用于光电探测器、生物标记等。一般来说，对II-VI和IV-VI族纳米晶体的研究相对较多，而I-III-VI族半导体纳米晶与其他相比；第一是不含重金属元素像是镉和铅等，其次，具有毒性小、带隙窄、光吸收系数大、Stokes位移大、自吸收小以及发光波长在近红外区等特点[3]。
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