专利名称：水热法结合脉冲电沉积制备宽禁带ZnS薄膜材料的方法
技术领域：
本发明属于半导体材料技术领域，特别涉及一种水热法结合脉冲电沉积制备宽禁带ZnS薄膜材料的方法。
背景技术：
ZnS是一种II-VI族化合物直接带隙半导体材料，禁带宽度为3. 6 3. 8eV,具有良好的光电性能，广泛应用于光学和光电器件中，如薄膜电致发光显示器件、发光二极管、紫外光探测器件、太阳能电池等，其中作为铜铟硒基薄膜太阳电池的n型窗口层，以其优良的光电转换效率和无毒、环保价值替代CdS薄膜。目前，已经有许多技术用来制备ZnS薄膜及其它各种硫化物薄膜，比如水热法、真空蒸发、磁控溅射、化学气相沉积、溶胶喷射沉积、脉冲电沉积等。在这些方法中，水热法具有工艺简单，生产成本低，制备出的纳米粒子形状规则、纯度高、晶型好且可控制等优点，是一种很有前景的ZnS薄膜制备方法。本方法首先在ITO导电玻璃上脉冲电沉积ZnS纳米晶种，再利用水热法在其上生长出了有序的分散性好的ZnS薄膜材料。利用水热法结合脉冲电沉积制备宽禁带ZnS薄膜材料的方法未见报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种水热法结合脉冲电沉积制备宽禁带ZnS薄膜材料的方法。具体步骤为(I)电解溶液组成为每IOOmL溶液含0. OOlmol氯化锌、0. 002mol五水合硫代硫酸钠、0. 001 0. 002mol 二水合柠檬酸三钠及20 40mL 二甲基亚砜，用质量百分比浓度为98 %的浓硫酸调pH至2. 5 4 ;采用两电极体系，钼电极作为阳极，ITO导电玻璃为阴极，保持恒电压2. 0V，水浴温度52°C，脉冲电沉积30分钟 60分钟，得到ZnS纳米晶种。(2)水热液组成为每IOOmL溶液含0. 001 0. 003mol六水合硝酸锌、0. 003
0.009mol硫脲及0. 001 0. 0025mol5_磺基水杨酸，用移液管量取15mL上述水热液置于高压釜中，将沉积有步骤(I)ZnS纳米晶种导电玻璃衬底垂直置于釜中，从室温开始缓慢升温至200°C，反应12小时，待反应完成后取出自然冷却，洗净烘干，得到宽禁带ZnS薄膜材料。本方法制备的ZnS纳米薄膜表面平整致密，与基体粘合力强。ZnS纳米薄膜材料荧光发射光谱表明，样品在469nm处有明显的发射峰，发蓝光；从紫外透过率可以推算出此 ZnS的禁带宽度在5. 5ev左右。
图I为本发明实施例I制得的ZnS薄膜材料荧光发射光谱图。图2为本发明实施例I制得的ZnS纳米薄膜材料扫描电镜图。图3为本发明实施例2制得的ZnS纳米薄膜材料扫描电镜图。
具体实施例方式实施例I (I) ITO的预处理切割ITO导电玻璃尺寸大小为IcmX 3cm，并进行清洁处理，将其依次在双氧水、氨水和去离子水的混合液以及无水乙醇中超声各10分钟，后置于无水乙醇中待用。(2)电解溶液组成为每IOOmL溶液含0. OOlmol氯化锌、0. 002mol五水合硫代硫酸钠、0. OOlmol 二水合柠檬酸三钠及30mL 二甲基亚砜，用质量百分比浓度为98%的浓硫酸调PH至3;采用两电极体系，钼电极作为阳极，步骤⑴所得的ITO导电玻璃为阴极，保持恒电压2. 0V,水浴温度52°C，脉冲电沉积60分钟，得到ZnS纳米晶种。(3)水热液组成为每IOOmL溶液含0. 003mol六水合硝酸锌、0. 009mol硫脲及
0.002mol 5-磺基水杨酸，用移液管量取15mL上述水热液置于高压釜中，将沉积有步骤(2)ZnS纳米晶种导电玻璃衬底垂直置于釜中，从室温开始缓慢升温至200°C，反应12小时，待反应完成后取出自然冷却，洗净烘干，得到宽禁带ZnS薄膜材料。从ZnS薄膜材料荧光发射光谱(如图I)可以看出，在469nm处有明显的发射峰，发蓝光；从紫外透过率可以推算出此ZnS的禁带宽度在4. 5ev左右。如图2所示为所得样品的扫描电镜图片，可以明显看出是呈条状。实施例2:除5-磺基水杨酸为0.002mol外，其他条件同实施例I。如图3所示为所得ZnS薄膜材料的扫描电镜图片，可以明显看出是呈粗条状。
权利要求
1.一种水热法结合脉冲电沉积制备宽禁带ZnS薄膜材料的方法，包括ITO的预处理，其特征在于具体步骤为 (1)电解溶液组成为每IOOmL溶液含0.OOlmol氯化锌、0. 002mol五水合硫代硫酸钠、0. 001 0. 002mol 二水合柠檬酸三钠及20 40mL 二甲基亚砜，用质量百分比浓度为98%的浓硫酸调pH至2. 5 4 ;采用两电极体系，钼电极作为阳极，ITO导电玻璃为阴极，保持恒电压2. 0V，水浴温度52°C，脉冲电沉积30分钟 60分钟，得到ZnS纳米晶种； (2)水热液组成为每IOOmL溶液含0.001 0.003mol六水合硝酸锌、0.003 0. 009mol硫脲及0. 001 0. 0025mol 5-磺基水杨酸，用移液管量取15mL上述水热液置于高压釜中，将沉积有步骤(I)ZnS纳米晶种导电玻璃衬底垂直置于釜中，从室温开始缓慢升温至200°C，反应12小时，待反应完成后取出自然冷却，洗净烘干，得到宽禁带ZnS薄膜材料。
全文摘要
本发明公开了一种水热法结合脉冲电沉积制备宽禁带ZnS纳米薄膜材料的方法。依次包括如下步骤(1)ITO导电玻璃的准备和预处理；(2)脉冲电沉积在导电玻璃上制备ZnS纳米晶种；(3)水热法在沉积有ZnS纳米晶种导电玻璃上制备ZnS纳米薄膜材料。本方法制备的ZnS纳米薄膜表面平整致密，与基体粘合力强。ZnS纳米薄膜材料荧光发射光谱表明，样品在469nm处有明显的发射峰，发蓝光；从紫外透过率可以推算出此ZnS的禁带宽度在5.5ev左右。
文档编号C25D5/18GK102618917SQ20121008100
公开日2012年8月1日 申请日期2012年3月22日 优先权日2012年3月22日
发明者刘峥, 刘洁, 周英智 申请人:桂林理工大学