[发明专利]一类硫碲锌化合物光敏电阻材料

说明书

技术领域：

本发明涉及一类硫碲锌化合物光敏电阻材料及其单晶、薄膜材料。

背景技术：

光敏电阻又称光导管，它是利用具有光电效应的半导体材料，如硫化镉、硫化铅、锑化铟等制作的一种光电元件，是能够将光照度的变化直接转变成电信号的传感器。光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时既可加直流电压，也可以加交流电压。光敏电阻的阻值随光照强度增大而减小，无光照时，光敏电阻值(暗电阻)很大，电路中电流(暗电流)很小；当它受到一定波长范围的光照时，它的阻值(亮电阻)急剧减小，电路中电流迅速增大。一般希望暗电阻越大越好，亮电阻越小越好，此时光敏电阻的灵敏度高。实际光敏电阻的暗电阻值一般在兆欧量级，亮电阻值在几千欧以下。

由于光敏电阻具有灵敏度高、体积小、重量轻、电性能稳定、可以交直流使用、制造工艺简单、价格便宜等优点而广泛应用于各种控制设备和光检测设备中。诸如：照相机自动测光、室内光线控制、工业光控制、太阳能草坪灯、光控小夜灯、照相机、监控器、报警器、光控玩具、声光控开关、摄像头、防盗钱包、光控音乐盒、生日音乐蜡烛、音乐杯人体感应灯以及人体感应开关等。

目前，根据光敏电阻的光谱特性，可分为三种光敏电阻器：

紫外光敏电阻器：对紫外线较灵敏，包括硫化镉、硒化镉光敏电阻器等，用于探测紫外线。

可见光光敏电阻器：包括硫化镉、硒化镉、碲化镉、砷化镓、硅、锗、硫化锌光敏电阻器等。主要用于各种光电控制系统，如光电自动开关门户，航标灯、路灯和其他照明系统的自动亮灭，自动给水和自动停水装置，机械上的自动保护装置和“位置检测器”，极薄零件的厚度检测器，照相机自动曝光装置，光电计数器，烟雾报警器，光电跟踪系统等方面。

红外光敏电阻器：主要有硫化铅、碲化铅、硒化铅、锑化铟等光敏电阻器，广泛用于导弹制导、天文探测、非接触测量、人体病变探测、红外光谱、红外通信等国防、科学研究和工农业生产中，是目前光敏电阻研究的主要热点之一。

尽管光敏电阻得到广泛的研究和应用，但目前所用的光敏半导体材料主要是含镉或含铅的化合物，如硫化镉、硒化镉、碲化镉、硫化铅、碲化铅、硒化铅等，这与2006年开始实施的欧盟RoHS指令相冲突。因此，研制新型无镉无铅的光敏电阻材料以替代现有的含镉含铅材料是非常有必要的，这将对环保和经济方面产生深远的意义。

发明内容：

本发明的目的是研制一种带隙在较宽范围内可调整、响应波长较宽、灵敏度较高、结构稳定、组分均匀、制备工艺相对简单、性能可与现有的光敏电阻材料相媲美的新型无镉无铅光敏电阻材料。

本发明包括如下技术方案：

1.一类硫碲锌化合物光敏电阻材料，其特征在于：该光敏电阻材料化合物的化学式为ZnTe_1-xS_x(0＜x＜1)，该类化合物为立方晶系，空间群为F4₃m(No.216)，单胞参数为a＝b＝c＝5.1～6.4α＝β＝γ＝90°，Z＝4。

2.一种项1的硫碲锌化合物光敏电阻材料的制备方法，其特征在于：该光敏电阻材料采用中高温固相合成法制备。

3.如项2所述的硫碲锌化合物光敏电阻材料的制备方法，其特征在于：所述的中高温固相合成法的相关参数为在真空玻璃管中加热，以40～50℃/h的速率升温至300-600℃，恒温72-144小时，再以2～6℃/h的速率降温至50℃。

4.一类硫碲锌化合物光敏电阻材料，其特征在于：该光敏电阻材料为ZnTe_1-xS_x单晶体。

5.一种项4的硫碲锌化合物光敏电阻材料的制备方法，其特征在于：该ZnTe_1-xS_x单晶体采用布里奇曼方法制备。

6.一类硫碲锌化合物光敏电阻材料，其特征在于：该光敏电阻材料为ZnTe_1-xS_x薄膜材料。

7.一种项1或4或6的硫碲锌系列化合物的用途，其特征在于：该材料作为光敏电阻材料，用于制备多种光敏器件。