热注入法制备Culn(Se,S)2纳来材料的研究进展/向卫东等
热注入法制备Culn(Se,S)z纳米材料的研究进展* 向卫东，杨海龙，王京，赵寅生，钟家松，赵斌宇，骆乐，谢翠萍
（同济大学材料科学与工程学院，上海200092）
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摘要
介绍了Culn(Se,S)2纳米材料的晶体结构和性质，以及热注入法的原理和特点。重点论速了近年来国
内外采用热注入法制备不同形貌和结构Culn(Se,S)2纳米材料的研究进展，概括了其反应机理和影响素。综述了 Culn(Se,S)纳米材料在太阳能电池、QD-LED及生物标记上的应用。探讨了目前存在的间题及今后的研究方向。
关键调
热注人法Culn(Se,S)2纳米材料太阳能电池
AdvancesinHot-injectionSynthesisofCuln(Se,S)Nanomaterials
XIANGWeidong，YANGHailong，WANGJing，ZHAOYinsheng，ZHONGJiasong，
ZHAO Binyu,LUO Le,XIE Cuiping
(School of Materials Science and Engineering, Tongji University, Shanghai 200092)
Abstract
The crystal structures and properties of Culn(Se, S): nanomaterials, the principle and characteristics
of the hot-injection method are introduced, The recent development on the synthesis of morphology and structure tai lored Culn(Se,S) nanomaterials by hot-injection method is described, its reaction mechanism and influencing factors are summarized. The applications on solar cells, QD-LED and biomedical labeling of Culn(Se, S)2 nanomaterials are reviewed, The difficulties in the present and the prospect in the future for synthesis of Culn(Se,S)2 photovoltaic mate rials by hot-injection method are also discussed.
hot-injection method, Culn(Se, S)z , nanomaterial, solar cells
Keywords
半导体纳米晶体由于其性能与颗粒尺寸及形貌有关，引起了科学家们广泛的关注和研究。半导体纳米晶体的吸收和发射光谱在可见光和红外光区域可调，是一种理想的太阳能吸收材料，同时还能应用于发光二极管、生物荧光标记等1-门。然而目前研究的众多半导体纳米晶体，如硫化镉和硫化铅，由于含有高毒性成分而大大限制了其应用。Culn(Se,S)：及其衔生物因低毒、高的辐射稳定性和光吸收系数(10cm-")而得到了广泛的研究(3-9)。
目前制备Culn(Se，S)：纳米材料的主要方法有溶剂热法、水热法、热分解法、气相沉积法、电化学沉积法等9-12}，然而这些方法往往成本高，或产物单分散性、稳定性差，化学计量比及晶体结构难控制。在合成Culn(Se，S)：纳米材料的众多工艺中，热注人法是种非常适宜的工艺。热注人法采用注射器快速注人方式将前驱体溶液快速注人热的反应溶液中，使溶液过饱和度瞬间增大，发生均匀成核，晶粒的生长状态基本保持一致，保证了产物的单分散性。热注人法无需高温高压条件，降低了对设备的要求，且由于反应条件易于控制，可以制备出不同尺寸、形貌及结构的纳米晶体。本文从形貌和晶体结构的角度综述了近年来国内外采用热注入法制备Culn(Se,S)；纳米材料的研究进展及其在太阳能电池、QD-LED和生物标记领域的应用，并在此基础上提出了
*国家自然科学基金（50772075；50972107）
该领域未来的研究方向。
热注入法的反应原理及优点
热注人法采用快速注入方式在特定温度下将前驱体溶液注入到反应溶液中，使纳米晶体快速成核并生长。由于前驱体的快速注人，溶液过饱和度瞬间增大，发生均匀成核，随着成核的进行，溶液过饱和度下降，成核终止，反应进人晶核生长阶段。成核和生长阶段的分离使各晶粒的生长状态基本一致，保证了产物的单分散性[13-15]。与热分解法、气相沉积法、电化学沉积法相比，其优点为：(1)设备简单，反应过程易于控制；(2)产物单分散性好；(3)反应条件温和，晶体生长速度快；(4)产物纯度高，晶型好，形貌可控。由于热注人法在液相中合成纳米晶体，便于制备纳米晶墨水，该墨水可以用于制备各种太阳能电池薄膜(16-18]
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CulnS2的结构和性能
CuInS,属于I-Ⅲ-V族化合物，为直接带隙半导体材
料，禁带宽度为1.50eV，接近薄膜太阳能电池的最佳禁带宽度(1.45eV)。其主要有黄铜矿结构、闪锌矿结构和纤锌矿结构3种晶体结构*8-10.19]。室温下CulnS：晶体为黄铜矿结构，这也是CulnS：晶体最常见的结构。闪锌矿和纤锌矿结构只
向卫东：男，教授，博士生导师E-mail；xiangweidong001126.com 料研究
杨海龙：男，1987年生，硕士研究生，主要从事纳米光伏材