[发明专利]一种混合价态锡基氧化物半导体材料的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种混合价态锡基氧化物半导体材料的制备方法及应用，将四价锡盐和二价锡盐按照预设摩尔比例溶于水中，加入沉淀剂进行沉淀；进行离心分离和去离子水清洗；将产物置于水热反应装置中，加入矿化剂，并加水分散经水热反应得到锡基氧化物半导体材料纳米晶。所得的锡基氧化物半导体材料可以作为太阳能电池、发光二极管、光电探测器和场效应管等光电器件中的载流子传输层或者缓冲层，由于混合价态锡基氧化物组分可调，从而具有载流子迁移率、能带结构、透光率、导电性等半导体材料性能可调的优点，同时本发明制备方法工艺简单，反应条件温和，在光电器件领域对器件的灵活设计与性能优化有着明显的促进作用，有很大的工业化应用前景。

技术领域

本发明属于半导体材料制备技术领域，更具体地，涉及一种混合价态锡基氧化物半导体材料的制备方法及应用。

背景技术

半导体产业被认为是二十一世纪全球经济发展的战略性行业之一，其市场价值不断增加，全球总产值早已达到数千亿美元。它涉及到了生活中的方方面面，具体包括光伏发电产业、照明产业、显示产业和激光产业。据统计，2016年仅LED光电产业产值就达5260多亿元人民币，较2015年增长22.8％。中国LED产业的从业人员已达数十万人。截至2016年底，我国光伏制造业总产值超过3360亿元，光伏发电装机容量突破34GW。多晶硅产量约为19.4万吨，占全球总产量的33％；2015年，硅片产量约为68亿片，电池片产量约为28GW，占全球总产量的60％，保持了全球太阳能电池生产第一大国的地位。光伏发电作为使用区域限制少、设备相对简单易安装的发电方式，近年来在我国得到了快速发展。

光电产业以光电技术为核心，光电器件则是光电技术的具体展现。光电器件能把光和电这两种物理量联系起来，使光和电互相转化。光电器件的发展离不开半导体材料的发展，氧化物半导体以其自身优异的性能在光电子器件中被广泛使用。现如今常被人们使用的氧化物半导体材料有TiO₂，ZnO，SnO₂，ITO，FTO等。例如，在钙钛矿太阳能电池、染料敏化太阳能电池中，常常使用TiO₂，ZnO，SnO₂作为电子收集层，用来透过太阳光以及收集从本征层扩散过来的电子；在硅基太阳能电池和薄膜太阳能电池中，往往使用FTO作为导电基板；在GaN基白光LED中，如果用ITO替代Ni/Au作为P型电极芯片的亮度要比采用通用电极的芯片高20％－30％。

由此可见，在不同类型的光电器件的应用中，为了满足不同的需求以及实现不同材料之间的良好匹配，需要使用不同类型的氧化物半导体材料。为了进一步满足各种器件的不同需求，提升光电器件设计制作的灵活性，开发出新的性能可调控的半导体材料十分关键。

发明内容

针对现有技术的缺陷或改进需求，本发明提供了一种混合价态锡基氧化物半导体材料的制备方法及应用，其目的在于制备满足不同器件要求的性能可调控的半导体材料。

为实现上述目的，按照本发明的一方面，提供了一种混合价态锡基氧化物的制备方法，该锡基氧化物为Sn⁴⁺_xSn²⁺_yO^2-_z，可简写为Sn_(x+y)O_z，Sn的价态为+4价或者+2价，分子式中x0，y0，z0，且满足2x+y＝z。

锡基氧化物半导体材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：将四价锡盐和二价锡盐按照预设摩尔比例溶于水中，加入沉淀剂进行沉淀；

步骤2：将步骤1的产物进行离心分离和去离子水清洗；

步骤3：将步骤2的产物置于水热反应装置中，加入矿化剂，并加水分散经水热反应得到锡基氧化物半导体材料纳米晶。

优选地，将步骤1的产物进行烘烤，即可以得到干燥后的锡基氧化物半导体材料纳米晶。