[发明专利]一种Sn掺杂Bi2S3光学薄膜的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种Sn掺杂Bi₂S₃材料的制备方法，具体涉及一种Sn掺杂Bi₂S₃光学薄膜的制备方法。

背景技术

Bi₂S₃是一种重要的半导体材料，其禁带宽度为1.2～1.7eV，Bi₂S₃薄膜材料非常适用于太阳能电池的光吸收层。迄今为止，许多研究者运用离子液法、热溶剂法、水热法、微波水热法等方法已经成功地合成出了不同结构的Bi₂S₃纳米材料如赵荣祥、徐铸德、李赫和许慧丽等人[赵荣祥，徐铸德，李赫等.无机化学学报，2007，5(23)：839-843.]采用硝酸铋和硫脲为先驱原料，以离子液为反应介质，合成了硫化铋单晶纳米棒；Sheng-Cong Liufu，Li-DongChen，Qun Wang等[Sheng-Cong Liufu，Li-Dong Chen，Qun Wang，and Qin Yao.Crystal Growth & Design.2007，7(4)：639-643.]利用水热处理法在较低温度制得了结晶完整、均匀的纳米Bi₂S₃薄膜，得到的硫化铋晶体为单晶，沿(001)晶面生长；Wen-hui Li[Wen-hui Li.Materials Letters.2008(62)：243-245]通过微波水热法合成了Bi₂S₃纳米线。

到目前为止，电沉积法制备Sn掺杂Bi₂S₃薄膜的制备还未见报道。电沉积法在工艺上易通过改变电参数、电解液成分等条件来控制薄膜的化学成分、结晶组织和晶粒大小，无需高真空条件和昂贵的设备。

发明内容

本发明的目的是提出一种工艺简单、制备成本低、反应周期短的Sn掺杂Bi₂S₃光学薄膜的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

1)首先将分析纯的Bi(NO₃)₃·5H₂O加入蒸馏水中，并将其置于超声波发生器中超声分散，配制成Bi³⁺浓度为0.01mol/L～0.5mol/L的透明溶液，所得溶液记为A；

2)然后，向A溶液中加入分析纯的Na₂S₂O₃和柠檬酸三钠，使得混合溶液中[Bi³⁺]∶[S₂O₃^2-]∶[C₆H₅O₇^3-]＝1∶4～7∶1的摩尔比，搅拌下调节pH值为4.3～6.5，所得溶液记为B；

3)将分析纯的SnCl₂·2H₂O加入蒸馏水中，配置成Sn²⁺离子浓度为1.25mmol/L的透明溶液，所得溶液记为C；

4)向B溶液中加入B溶液0.2％～5％体积分数的C溶液，形成前驱物溶液，所得溶液记为D；

5)将D溶液置于电沉积装置中，将ITO玻璃基板在乙醇中超声清洗作为阴极，采用石墨为阳极，用阴极恒电压沉积的方式在ITO玻璃基板上制备Sn掺杂Bi2S3薄膜；沉积电压为0.5～10V，沉积时间为10～30min，沉积结束后将所制备的薄膜在空气中自然晾干，即得到Sn掺杂Bi₂S₃光学薄膜。

本发明的有益效果是采用电沉积法制备得到微观形貌均匀的Sn掺杂Bi₂S₃光学薄膜。此方法设备简单，操作简便，无需昂贵的真空装置，可低成本高效的得到Sn掺杂Bi₂S₃光学薄膜。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的Sn掺杂Bi₂S₃光学薄膜的X-射线衍射(XRD)图谱，其中横坐标为衍射角2θ，单位为度；纵坐标为衍射峰强度，单位为cps(每秒计数)；

图2为本发明实施例1制备的Sn掺杂Bi₂S₃光学薄膜的原子力显微镜(AFM)照片。