[发明专利]一种室温下原位合成硒化银半导体光电薄膜材料的化学方法

说明书

技术领域

本发明属于材料化学技术领域，尤其涉及一种室温下大面积合成硒化银半导体光电薄膜材料的化学方法。

背景技术

I-VI族二元化合物Ag₂Se是一种具有高载流子浓度(大约为10¹⁹cm^-3)和高电荷迁移率(μ_n=1990cm²/Vs)的n型半导体材料；该材料具有高温稳定相(α相)和低温稳定相(β相)，相变温度135℃，其中高温稳定相具有快离子导体的性质，可以被用作固态电解质，低温稳定相具有较高的塞贝克系数、较高的电导率和较低的晶格热导率，是理想的热电材料；该材料的光谱吸收范围较宽，可以从紫外区延伸至红外区，是潜在的太阳能电池材料。目前，该材料在电气开关器件、太阳能电池器件等方面均有被应用的报道。

基于Ag₂Se众多重要的物理性质，人们对该材料的合成进行了非常深入的研究，报道了多种Ag₂Se薄膜材料的制备方法。2002年，B.Pradeep课题组利用真空热蒸发反应的方法制备了Ag₂Se薄膜材料，采用纯度为5N的银单质和纯度为4N的硒单质为反应物，将两种材料加热蒸发反应，反应物沉积在玻璃基底表面形成Ag₂Se薄膜；2005年，ZhengWenFu课题组以单质银和单质硒为原料，利用脉冲激光成膜的方法在不锈钢基底表面制备了一层Ag₂Se薄膜，并尝试将所制备的薄膜应用于锂离子电池阳极材料中；2007年，S.J.Pawar课题组在Materials Science and Engineering B上发表题目为Studies on electrodeposited silver selenide thin film by double exposure holographic interferometry的文章，该课题组使用0.01mol/LAgNO₃，0.05mol/LEDTA和0.005mol/LSeO₂为反应物，利用电化学沉积的方法在不锈钢基底和FTO导电玻璃基底表面制备了Ag₂Se薄膜，并对所合成薄的的光学性能进行了表征；2012年，Vivek Subramanian课题组在Adv.Mater.杂志上发表题为Resistance Switching Characteristics of Solid Electrolyte Chalcogenide Ag₂Se Nanoparticles for Flexible Nonvolatile Memory Applications的文章，使用AgNO₃为银离子源，在N₂气保护条件下，将剧毒的H₂Se气体通入AgNO₃的水溶液中，通过离子反应获得Ag₂Se纳米晶体，并将所得的纳米晶体制备成墨水旋涂在柔性基底表面用于电阻随机存储器件的制备及测试。

上述方法中都成功制备出了Ag₂Se半导体薄膜材料，但是制备过程中需要的如真空、高温、大电流、脉冲激光和剧毒硒源等条件均导致了Ag₂Se薄膜材料制备及应用的局限性。