兰州化物所金属硫化物纳米结构薄膜和光电性能研究取得系列进展

金属硫化物纳米材料因其具有优异的光电特性而成为太阳能量转换、光电器件、催化等前沿领域的研究热点。通过对金属硫化物纳米结构的设计及其薄膜材料的可控合成和组装，可使其在太阳能利用和光电子集成器件等应用上发挥更大作用。

中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室贾均红研究员带领的课题组在对金属硫化物纳米材料及其功能薄膜的设计、制备和性能研究方面，取得了一系列突破和重要进展。他们利用化学浴沉积结合自组装技术在单晶硅及玻璃上可控制备了一系列金属硫化物如CuxS、CdS、In₂S₃及Bi₂S₃等纳米晶薄膜。同时，采用自组装结合紫外光刻技术制备了完整、有序的硫化物图案化薄膜，研究了图案特征对薄膜光学及光电性能的影响，并揭示了硫化物沉积薄膜的形成和生长机理。研究结果表明，通过自组装薄膜可作为一种有效的模板来控制金属硫化物纳米材料的晶轴定向、晶型选择和表面形貌，所制备的薄膜具有稳定的光电流及灵敏的光电响应特性；可通过调节图案尺寸实现对薄膜光学及光电性能的控制。这种图案化功能薄膜的特性在微型光学器件、传感器及太阳能电池等领域有着广泛的应用前景。

该项研究工作得到中科院“百人计划”和国家自然科学基金项目支持。研究结果最近发表在CrystEngComm (2012，14,3433)，以及Journal of Colloid and Interface Science (2009, 332, 32–38; 2011, 356, 726-733.)、 ACS Appl. Mater. Interfaces (2010, 2, 3467–3472)、Applied Surface Science(2010, 256, 7316; 2011, 258, 649-656)上。

 图1. 金属硫化物薄膜表面形貌

图2 (A)薄膜图案化工艺; (B) Bi2S3薄膜的光电响应；(C)图案化薄膜的三维形貌。

CrystEngComm (2012，14,3433)

Journal of Colloid and Interface Science (2009, 332, 32–38)

Journal of Colloid and Interface Science (2011, 356, 726-733)

ACS Appl. Mater. Interfaces (2010, 2, 3467–3472)

Applied Surface Science(2010, 256, 7316-7322)

Applied Surface Science(2011, 258, 649-656)