金屬硫化物納米材料因其具有優(yōu)異的光電特性而成為太陽能量轉(zhuǎn)換、光電器件、催化等前沿領(lǐng)域的研究熱點。通過對金屬硫化物納米結(jié)構(gòu)的設(shè)計及其薄膜材料的可控合成和組裝，可使其在太陽能利用和光電子集成器件等應(yīng)用上發(fā)揮更大作用。

中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所固體潤滑國家重點實驗室賈均紅研究員帶領(lǐng)的課題組在對金屬硫化物納米材料及其功能薄膜的設(shè)計、制備和性能研究方面，取得了一系列突破和重要進展。他們利用化學(xué)浴沉積結(jié)合自組裝技術(shù)在單晶硅及玻璃上可控制備了一系列金屬硫化物如CuxS、CdS、In₂S₃及Bi₂S₃等納米晶薄膜。同時，采用自組裝結(jié)合紫外光刻技術(shù)制備了完整、有序的硫化物圖案化薄膜，研究了圖案特征對薄膜光學(xué)及光電性能的影響，并揭示了硫化物沉積薄膜的形成和生長機理。研究結(jié)果表明，通過自組裝薄膜可作為一種有效的模板來控制金屬硫化物納米材料的晶軸定向、晶型選擇和表面形貌，所制備的薄膜具有穩(wěn)定的光電流及靈敏的光電響應(yīng)特性；可通過調(diào)節(jié)圖案尺寸實現(xiàn)對薄膜光學(xué)及光電性能的控制。這種圖案化功能薄膜的特性在微型光學(xué)器件、傳感器及太陽能電池等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

該項研究工作得到中科院“百人計劃”和國家自然科學(xué)基金項目支持。研究結(jié)果最近發(fā)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。

 圖1. 金屬硫化物薄膜表面形貌

圖2 (A)薄膜圖案化工藝; (B) Bi2S3薄膜的光電響應(yīng)；(C)圖案化薄膜的三維形貌。

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)