[发明专利]一种硫化锌半导体薄膜的简单高效制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机材料领域，特别涉及一种硫化锌半导体薄膜的简单高效制备方法。

背景技术

金属硫化物具有优异的光电磁性能和催化性能，成为无机材料领域中的研究热点。其中，硫化锌(ZnS)是是II -VI族化合物中被广泛研究和应用的材料之一。ZnS是重要的II -VI族直接带隙宽禁带半导体材料，室温下的禁带宽度约3.7 eV，具有较高的激子束缚能（40 meV），在短波长半导体激光器、发光二极管、紫外光电探测器等短波长光电器件领域有巨大的潜在

应用价值。ZnS也可取代有毒的CdS作为CuInGaSe2 (CIGS)薄膜太阳能电池结构中的重要窗口层材料。

目前制备硫化锌薄膜的气相方法主要有化学气相沉积法(例如Surface morphological and photoelectrochemical studies of ZnS thin films developed from single source precursors by aerosol assisted chemical vapour deposition,Thin Solid Films, 2013, 540, 1.)、溅射法(例如Structural and optical properties of ZnS thin films deposited by RF magnetron sputtering. Nanoscale Research Letters 2012, 7, 26. )、原子层沉积法(例如ALD Growth Characteristics of ZnS Films Deposited from Organozinc and Hydrogen Sulfide Precursors. Langmuir, 2010, 26, 11899. )、热蒸发法(例如Structural and optical properties of thermally evaporated ZnS thin films. The European Physical Journal Applied Physics. 2010, 52, 30301. )等；液相方法主要有溶胶-凝胶法Sol–gel synthesis of ZnS (O,OH) thin films: Influence of precursor and process temperature on its optoelectronic properties. Journal of Luminescence. 2013, 134, 423.）、连续离子层吸附反应法(例如CN200710045967.1 一种室温条件下沉积非晶硫化锌薄膜的方法)、化学浴沉积法(例如Preparation and characterization of ZnS thin films prepared by chemical bath deposition. Materials Science in Semiconductor Processing. 2013, 16, 1478.)等。然而这些方法通常需要昂贵的仪器、严格的实验条件、和/或者较长的反应时间。因此，寻找一种低成本、简易、高效的制备技术，对于硫化锌薄膜在半导体和光电子领域大规模应用是极为重要和迫切的。

最近发展的单源前驱体原位分解法，可以高效快速的制备纳米薄膜。例如，二乙基二硫代氨基甲酸盐前驱体可以直接在衬底上生成金属硫化物纳米结构薄膜(例如J. Mater. Chem. 2010, 20,6612-6617. Synthesis of metal sulfide nanomaterials via thermal decomposition of single-source precursors)。然而，这种方法需要在惰性气氛下加热到250以上分解前驱体。因此，寻找新的可低温分解的前驱体将可以快速而高效的制备硫化锌半导体薄膜。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以在空气中低温分解单源前驱体制备硫化锌半导体薄膜或颗粒层的方法，实现半导体薄膜的简易高效制备，更易于大规模生产和应用。

本发明具体的技术方案如下：

(1) 合成单源前驱体：采用沉淀法合成单源黄原酸锌前驱体；

(2) 制备前驱体溶液：将单源黄原酸锌前驱体溶解在吡啶或含吡啶基团溶剂中，制备出均匀的浓度为0.01-2.5g/ml的黄原酸锌前驱体溶液；