專利名稱：超聲波微波協(xié)同作用下溶劑熱合成纖鋅礦結(jié)構(gòu)CZTS(Se)半導(dǎo)體材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超聲波/微波協(xié)同作用下常壓溶劑熱合成纖鋅礦結(jié)構(gòu)Cu2ZnSnS4 (ffurtzite CZTS)或Cu2ZnSnSe4 (Wurtzite CZTSe )半導(dǎo)體材料的方法，所合成的半導(dǎo)體材料應(yīng)用于薄膜太陽(yáng)電池前軀體開(kāi)發(fā)，光電傳感器等技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
新型纖鋅礦結(jié)構(gòu)Cu2ZnSnS4和Cu2ZnSnSe4半導(dǎo)體材料具有非常高的光吸收系數(shù)(IO4Cnf1),相比于立方的鋅黃錫礦結(jié)構(gòu)(kesterite)和黃錫礦(stannite)兩種結(jié)構(gòu)具有更好的燒結(jié)活性，應(yīng)用前景可觀；通常情況下，溶劑熱合成纖鋅礦結(jié)構(gòu)Cu2ZnSnS4和 Cu2ZnSnSe4需在惰性氣氛的高溫環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間保溫反應(yīng)才能進(jìn)行，這種合成方式靈活性差， 反應(yīng)的時(shí)間較長(zhǎng)，且不能對(duì)反應(yīng)中間過(guò)程進(jìn)行干預(yù)；本發(fā)明利用微波輻射加熱均勻一致的特點(diǎn)以及超聲波在液體中的超聲活化效應(yīng)，降低合成溫度，加快反應(yīng)速度，達(dá)到在常壓下快速合成目標(biāo)產(chǎn)物之目的。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是以水、乙醇、乙二醇、丙三醇、二乙醇胺、乙酸、丙酸、乙二酸和油酸中的一種或多種為溶劑，以銅鹽、鋅鹽、錫鹽和硫源(硒源)為原料，在常壓下利用超聲波和微波協(xié)同作用通過(guò)溶劑熱方法快速合成纖鋅礦結(jié)構(gòu)Cu2ZnSnS4或Cu2ZnSnSe4半導(dǎo)體材料。
具體步驟為
(I)按摩爾比 Cu:Zn:Sn:S=2:1:1:4 5 或 Cu:Zn:Sn:Se=2:1:1:4 5 稱取銅鹽、鋒鹽和錫鹽溶于溶劑制得溶液A，稱取硫源或硒源溶于或均勻分散于溶劑制得溶液B，上述A、B 兩溶液混合均勻后加入三口瓶中，所述三口瓶置于超聲波/微波組合反應(yīng)系統(tǒng)中，且 三 口瓶的兩邊分別插入冷凝管和溫度計(jì)、中間插入超聲探頭。
(2)將步驟⑴中所述的超聲波/微波組合反應(yīng)系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)如下微波加熱功率設(shè)置為50 1000瓦，超聲波功率設(shè)置為10 80%，反應(yīng)溫度設(shè)置為10(T250 °C，超聲時(shí)間設(shè)置為廣10秒，超聲間隙時(shí)間設(shè)置為廣10秒。
(3)開(kāi)啟步驟(2)設(shè)置的反應(yīng)系統(tǒng)開(kāi)始反應(yīng)，待溫度上升至設(shè)置溫度后保溫反應(yīng)O. 5 3小時(shí)，結(jié)束反應(yīng)后待系統(tǒng)自然冷卻，所得反應(yīng)液經(jīng)去離子水和無(wú)水乙醇分別離心洗滌3 4次，所得產(chǎn)物放入真空干燥箱內(nèi)7(T90°C下真空干燥7、小時(shí)即制得纖鋅礦結(jié)構(gòu) Cu2ZnSnS4 或 Cu2ZnSnSe4 半導(dǎo)體材料。
所述銅鹽為乙酸銅、二水氯化銅、硫酸銅和其它銅鹽中的一種，所述鋅鹽為乙酸鋅、氯化鋅、硫酸鋅和其它鋅鹽中的一種，所述錫鹽為二水合氯化亞錫、結(jié)晶四氯化錫和其它錫鹽中的一種。
所述硫源為硫脲、硫粉和硫代乙酰胺中的一種。
所述硒源為二苯基二硒、亞硒酸和硒粉中的一種。
所述溶劑為水、乙醇、乙二醇、丙三醇、二乙醇胺、乙酸、丙酸、乙二酸和油酸中的一種或多種，當(dāng)為多種時(shí)，所使用溶劑可以以任意體積比混合。
本發(fā)明通過(guò)控制溶劑熱合成過(guò)程中超聲和微波的協(xié)同作用實(shí)現(xiàn)反應(yīng)物的結(jié)構(gòu)和組成控制，利用微波加熱獲得的均勻熱場(chǎng)提供反應(yīng)所需的基礎(chǔ)熱力學(xué)條件；利用超聲作用控制形核和生長(zhǎng)，形核階段，利用超聲作用在均勻液體中的空化作用快速、大量形核；晶體生長(zhǎng)階段，利用超聲波在晶核與反應(yīng)溶液兩相界面上的聚焦效應(yīng)快速、均勻、可控的長(zhǎng)大。
本發(fā)明通過(guò)控制反應(yīng)溫度，反應(yīng)時(shí)間，微波功率，超聲功率，超聲發(fā)生時(shí)間以及超聲間隙時(shí)間控制反應(yīng)的進(jìn)行速度和程度。
與常見(jiàn)的溶劑熱合成工藝相比，超聲波/微波輔助常壓溶劑熱合成制備纖鋅礦結(jié)構(gòu)Cu2ZnSnS4或Cu2ZnSnSe4半導(dǎo)體材料大大降低了對(duì)合成條件的要求,并且可以更靈活控制整個(gè)反應(yīng)合成過(guò)程從而形成特定的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明所采用的超聲波微波協(xié)同作用具有顯著的反應(yīng)活化能力，可使合成反應(yīng)在常規(guī)溶劑熱難于發(fā)生的條件下迅速反應(yīng)；同時(shí)具有反應(yīng)裝置簡(jiǎn)單，反應(yīng)速度快，反應(yīng)過(guò)程可控性和可干預(yù)性強(qiáng)等特點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明制備工藝流程圖。
圖2為本發(fā)明實(shí)施例1以乙二醇為溶劑超聲波/微波協(xié)同作用下常壓溶劑熱合成纖鋅礦結(jié)構(gòu)Cu2ZnSnS4半導(dǎo)體材料的XRD衍射圖。
圖3為本發(fā)明實(shí)施例1以乙二醇為溶劑超聲波/微波協(xié)同作用下常壓溶劑熱合成纖鋅礦結(jié)構(gòu)Cu2ZnSnS4半導(dǎo)體材料的SEM形貌圖。
圖4為本發(fā)明實(shí)施例2以丙三醇為溶劑超聲波/微波協(xié)同作用下常壓溶劑熱合成纖鋅礦結(jié)構(gòu)Cu2ZnS nSe4半導(dǎo)體材料的XRD衍射圖。
圖5為本發(fā)明實(shí)施例2以丙三醇為溶劑超聲波/微波協(xié)同作用下常壓溶劑熱合成纖鋅礦結(jié)構(gòu)Cu2ZnSnSe4半導(dǎo)體材料的SEM形貌圖。
圖6為本發(fā)明實(shí)施例3以丙三醇和油酸為復(fù)合溶劑超聲波/微波協(xié)同作用下常壓溶劑熱合成纖鋅礦結(jié)構(gòu)Cu2ZnSnS4半導(dǎo)體材料的XRD衍射圖。
圖7為本發(fā)明實(shí)施例3以丙三醇和油酸為復(fù)合溶劑超聲波/微波協(xié)同作用下常壓溶劑熱合成纖鋅礦結(jié)構(gòu)Cu2ZnSnS4半導(dǎo)體材料的SEM形貌圖。
圖8為本發(fā)明實(shí)施例4以丙三醇和二乙醇胺為復(fù)合溶劑超聲波/微波協(xié)同作用下常壓溶劑熱合成纖鋅礦結(jié)構(gòu)Cu2ZnSnS4半導(dǎo)體材料的XRD衍射圖。
圖9為本發(fā)明實(shí)施例4以丙三醇和二乙醇胺為復(fù)合溶劑超聲波/微波協(xié)同作用下常壓溶劑熱合成纖鋅礦結(jié)構(gòu)Cu2ZnSnS4半導(dǎo)體材料的SEM形貌圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
(I)將 O. 2991 克乙酸銅(Cu (CH3COO) 2 · H2O)、O. 2744 克乙酸鋅(Zn (CH3COO)2 · 2H20)和 O. 2821 克二水合氯化亞錫(SnCl2 · 2H20)溶于 40ml 乙二醇，將 O. 4282 克硫脲(CS(NH2)2)溶于20ml乙二醇，所制得溶液混合均勻后加入三口瓶中，所述三口瓶置于超聲波/微波組合反應(yīng)系統(tǒng)中，且三口瓶的兩邊分別插入冷凝管和溫度計(jì)、中間插入超聲探頭。
(2)將步驟⑴中所述的超聲波/微波組合反應(yīng)系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)如下第I階段 1500C，10分鐘，最大微波功率500瓦；第2階段150°C，60分鐘，最大微波功率400瓦；超聲功率20%，超聲時(shí)間2秒，間隙時(shí)間10秒。
(3)按照步驟(2)設(shè)置的反應(yīng)系統(tǒng)反應(yīng)，待結(jié)束反應(yīng)后系統(tǒng)自然冷卻，所得反應(yīng)液經(jīng)去離子水和無(wú)水乙醇分別離心洗滌4次，所得產(chǎn)物放入真空干燥箱內(nèi)80°C下真空干燥8 小時(shí)即制得Cu2ZnSnS4半導(dǎo)體材料。
所得Cu2ZnSnS4經(jīng)XRD分析如附圖2所示，為纖鋅礦結(jié)構(gòu)Cu2ZnSnS4 ;掃描電鏡分析如附圖3所示，粉體主要由不規(guī)則圓顆粒組成，顆粒的直徑大約為1 3μπι。
實(shí)施例2
(I)將 O. 2991 克乙酸銅(Cu (CH3COO) 2 · H2O)、O. 2744 克乙酸鋅(Zn (CH3COO)2 · 2Η20)和 O. 2821 克二水合氯化亞錫(SnCl2 · 2Η20)溶于 40ml 丙三醇，將1. 6855 克二苯基二硒(C12HltlSe2)溶于20ml丙三醇，所制得溶液混合均勻后加入三口瓶中，所述三口瓶置于超聲波/微波組合反應(yīng)系統(tǒng)中，且三口瓶的兩邊分別插入冷凝管和溫度計(jì)、中間插入超聲探頭。
(2)將步驟(I)中所述的超聲波/微波組合反應(yīng)系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)如下第I階段 210°C，10分鐘，最大微波功率500瓦；第2階段210°C，60分鐘，最大微波功率400瓦；超聲功率20%，超聲時(shí)間2秒，間隙時(shí)間10秒。
(3)按照步驟(2)設(shè)置的反應(yīng)系統(tǒng)反應(yīng)，待結(jié)束反應(yīng)后系統(tǒng)自然冷卻，所得反應(yīng)液經(jīng)去離子水和無(wú)水乙醇分別離心洗滌4次，所得產(chǎn)物放入真空干燥箱內(nèi)80°C下真空干燥8 小時(shí)即制得Cu2ZnSnSe4半導(dǎo)體材料。
所得Cu2ZnSnSe4半導(dǎo)體材料經(jīng)XRD分析如附圖4所示，為纖鋅礦Cu2ZnSnSe4 ； 掃描電鏡分析如附圖5所示，粉體主要由不規(guī)則棒狀、子彈狀的顆粒組成，顆粒的直徑為 50 150nm，長(zhǎng)度為 50 100nm。
實(shí)施例3
(I)將 O. 2991 克乙酸銅(Cu (CH3COO) 2 · H2O)、O. 2744 克乙酸鋅(Zn (CH3COO)2 · 2H20)和O. 2821克二水合氯化亞錫(SnCl2 · 2H20)溶于22ml丙三醇和18ml油酸混合溶劑，將O. 4282克硫脲(CS (NH2) 2)溶于20ml丙三醇，所制得溶液混合均勻后加入三口瓶中，所述三口瓶置于超聲波/微波組合反應(yīng)系統(tǒng)中，且三口瓶的兩邊分別插入冷凝管和溫度計(jì)、中間插入超聲探頭。
(2)將步驟⑴中所述的超聲波/微波組合反應(yīng)系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)如下第I階段 2000C，10分鐘，最大微波功率500瓦；第2階段200°C，60分鐘，最大微波功率400瓦；超聲功率20%，超聲時(shí)間2秒，間隙時(shí)間10秒。
(3)按照步驟(2)設(shè)置的反應(yīng)系統(tǒng)反應(yīng)，待結(jié)束反應(yīng)后系統(tǒng)自然冷卻，所得反應(yīng)液經(jīng)去離子水和無(wú)水乙醇分別離心洗滌4次，所得產(chǎn)物放入真空干燥箱內(nèi)80°C下真空干燥8 小時(shí)即制得Cu2ZnSnS4半導(dǎo)體材料。
所得Cu2ZnSnS4半導(dǎo)體材料經(jīng)XRD分析如附圖6所示，為纖鋅礦Cu2ZnSnS4和立方閃鋅礦結(jié)構(gòu)Cu2ZnSnS4;掃描電鏡分析如附圖7所示，粉體主要由不規(guī)則球顆粒組成，顆粒的直徑大約為500nm左右。
實(shí)施例4
(I)將 O. 2991 克乙酸銅(Cu (CH3COO) 2 · H2O)、O. 2744 克乙酸鋅(Zn (CH3COO)2 ·2Η20)和O. 2821克二水合氯化亞錫(SnCl2 ·2Η20)溶于34ml丙三醇和6ml 二乙醇胺混合溶劑，將O. 4282克硫脲(CS (NH2) 2)溶于20ml丙三醇，所制得溶液混合均勻后加入三口瓶中，所述三口瓶置于超聲波/微波組合反應(yīng)系統(tǒng)中，且三口瓶的兩邊分別插入冷凝管和溫度計(jì)、中間插入超聲探頭。
(2)將步驟(I)中所述的超聲波/微波組合反應(yīng)系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)如下第I階段 2000C，10分鐘，最大微波功率500瓦；第2階段200°C，60分鐘，最大微波功率400瓦；超聲功率20%，超聲時(shí)間2秒，間隙時(shí)間10秒。
(3)按照步驟(2)設(shè)置的反應(yīng)系統(tǒng)反應(yīng)，待結(jié)束反應(yīng)后系統(tǒng)自然冷卻，所得反應(yīng)液經(jīng)去離子水和無(wú)水乙醇分別離心洗滌4次，所得產(chǎn)物放入真空干燥箱內(nèi)80°C下真空干燥8 小時(shí)即制得Cu2ZnSnS4半導(dǎo)體材料。
所得Cu2ZnSnS4半導(dǎo)體材料經(jīng)XRD分析如附圖8所示，為纖鋅礦Cu2ZnSnS4和立方閃鋅礦結(jié)構(gòu)Cu2ZnSnS4;掃描電鏡分析如附圖9所示，粉體主要由不規(guī)則球顆粒組成，顆粒的直徑大約為IOOnm左右。
實(shí)施例5
(I)將 O. 2046 克二水氯化銅(CuCl2 · 2Η20)、0· 1636 克氯化鋅(ZnCl2)和 O. 4207 克結(jié)晶四氯化錫(SnCl4 · 5Η20)溶于22ml丙三醇和18ml油酸混合溶劑，將O. 4226克硫代乙酰胺溶于20ml丙三醇，所制得溶液混合均勻后加入三口瓶中，所述三口瓶置于超聲波/ 微波組合反應(yīng)系統(tǒng)中，且三口瓶的兩邊分別插入冷凝管和溫度計(jì)、中間插入超聲探頭。
(2)將步驟(I)中所述的超聲波/微波組合反應(yīng)系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)如下第I階段 2000C，10分鐘，最大微波功率500瓦；第2階段200°C，60分鐘，最大微波功率400瓦；超聲功率20%，超聲時(shí)間2秒，間隙時(shí)間10秒。
(3)按照步驟(2)設(shè)置的反應(yīng)系統(tǒng)反應(yīng)，待結(jié)束反應(yīng)后系統(tǒng)自然冷卻，所得反應(yīng)液經(jīng)去離子水和無(wú)水乙醇分別離心洗滌4次，所得產(chǎn)物放入真空干燥箱內(nèi)80°C下真空干燥8 小時(shí)即制得Cu2ZnSnS4半導(dǎo)體材料。
實(shí)施例6
(I)將O. 1915克硫酸銅(CuSO4)、0· 1939克硫酸鋅(ZnSO4)和O. 4207克結(jié)晶四氯化錫(SnCl4 · 5H20)或其它錫鹽溶于22ml丙三醇和18ml乙二酸混合溶劑，將O. 4282克硫脲(CS(NH2)2)溶于20ml丙三醇，所制得溶液混合均勻后加入三口瓶中，所述三口瓶置于超聲波/微波組合反應(yīng)系統(tǒng)中，且三口瓶的兩邊分別插入冷凝管和溫度計(jì)、中間插入超聲探頭。
(2)將步驟(I)中所述的超聲波/微波組合反應(yīng)系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)如下第I階段 2000C，10分鐘，最大微波功率500瓦；第2階段200°C，60分鐘，最大微波功率400瓦；超聲功率20%，超聲時(shí)間2秒，間隙時(shí)間10秒。
(3)按照步驟(2)設(shè)置的反應(yīng)系統(tǒng)反應(yīng)，待結(jié)束反應(yīng)后系統(tǒng)自然冷卻，所得反應(yīng)液經(jīng)去離子水和無(wú)水乙醇分別離心洗滌4次，所得產(chǎn)物放入真空干燥箱內(nèi)80°C下真空干燥 8小時(shí)即制得Cu2ZnSnS4半導(dǎo)體材料。
實(shí)施例7
(I)將 O. 2046 克二水氯化銅(CuCl2 · 2Η20)、0· 1636 克氯化鋅(ZnCl2)和 O. 4207 克結(jié)晶四氯化錫(SnCl4 ·5Η20)溶于34ml丙三醇和6ml 二乙醇胺混合溶劑，將O. 1803克硫粉溶于20ml丙三醇，所制得溶液混合均勻后加入三口瓶中，所述三口瓶置于超聲波/微波組合反應(yīng)系統(tǒng)中，且三口瓶的兩邊分別插入冷凝管和溫度計(jì)、中間插入超聲探頭。
(2)將步驟(I)中所述的超聲波/微波組合反應(yīng)系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)如下第I階段 2000C，10分鐘，最大微波功率500瓦；第2階段200°C，60分鐘，最大微波功率400瓦；超聲功率20%，超聲時(shí)間2秒，間隙時(shí)間10秒。
(3)按照步驟(2)設(shè)置的反應(yīng)系統(tǒng)反應(yīng)，待結(jié)束反應(yīng)后系統(tǒng)自然冷卻，所得反應(yīng)液經(jīng)去離子水和無(wú)水乙醇分別離心洗滌4次，所得產(chǎn)物放入真空干燥箱內(nèi)80°C下真空干燥8 小時(shí)即制得Cu2ZnSnS4半導(dǎo)體材料。
實(shí)施例8
(I)將 O. 1915 克硫酸銅(CuSO4)、0· 1939 克硫酸鋅(ZnSO4)和 O. 2821 克二水合氯化亞錫(SnCl2 · 2H20)溶于34ml丙三醇和6ml 二乙醇胺混合溶劑，將O. 4282克硫脲 (CS(NH2)2)溶于20ml丙三醇，所制得溶液混合均勻后加入三口瓶中，所述三口瓶置于超聲波/微波組合反應(yīng)系統(tǒng)中，且三口瓶的兩邊分別插入冷凝管和溫度計(jì)、中間插入超聲探頭。
(2)將步驟⑴中所述的超聲波/微波組合反應(yīng)系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)如下第I階段 200 V，10分鐘，最大微波功率 500瓦；第2階段200°C，60分鐘，最大微波功率400瓦；超聲功率20%，超聲時(shí)間2秒，間隙時(shí)間10秒。
(3)按照步驟(2)設(shè)置的反應(yīng)系統(tǒng)反應(yīng)，待結(jié)束反應(yīng)后系統(tǒng)自然冷卻，所得反應(yīng)液經(jīng)去離子水和無(wú)水乙醇分別離心洗滌4次，所得產(chǎn)物放入真空干燥箱內(nèi)80°C下真空干燥8 小時(shí)即制得Cu2ZnSnS4半導(dǎo)體材料。
權(quán)利要求
1.一種超聲波/微波協(xié)同作用下常壓溶劑熱合成纖鋅礦結(jié)構(gòu)Cu2ZnSnS4或Cu2ZnSnSe4半導(dǎo)體材料的方法，其特征在于具體步驟為 (1)按摩爾比Cu:Zn: Sn: S=2:1:1:4 5或Cu: Zn: Sn: Se=2:1:1:4 5稱取銅鹽、鋅鹽、錫鹽溶于溶劑制得溶液A，稱取硫源或硒源溶于或均勻分散于溶劑制得溶液B，上述A、B兩溶液混合均勻后加入三口瓶中，所述三口瓶置于超聲波/微波組合反應(yīng)系統(tǒng)中，且三口瓶的兩邊分別插入冷凝管和溫度計(jì)、中間插入超聲探頭； (2)將步驟(I)中所述的超聲波/微波組合反應(yīng)系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)如下微波加熱功率設(shè)置為5(Tl000瓦，超聲波功率設(shè)置為10 80%，反應(yīng)溫度設(shè)置為10(T250 °C，超聲時(shí)間設(shè)置為廣10秒，超聲間隙時(shí)間設(shè)置為f 10秒； (3)開(kāi)啟步驟(2)設(shè)置的反應(yīng)系統(tǒng)開(kāi)始反應(yīng)，待溫度上升至設(shè)置溫度后保溫反應(yīng)O.5^3小時(shí)，結(jié)束反應(yīng)后待系統(tǒng)自然冷卻，所得反應(yīng)液經(jīng)去離子水和無(wú)水乙醇分別離心洗滌:Γ4次，所得產(chǎn)物放入真空干燥箱內(nèi)7(T90°C下真空干燥7、小時(shí)即制得纖鋅礦結(jié)構(gòu)Cu2ZnSnS4或Cu2ZnSnSe4半導(dǎo)體材料； 所述銅鹽為乙酸銅、二水氯化銅、硫酸銅和其它銅鹽中的一種，所述鋅鹽為乙酸鋅、氯化鋅、硫酸鋅和其它鋅鹽中的一種，所述錫鹽為二水合氯化亞錫、結(jié)晶四氯化錫和其它錫鹽中的一種； 所述硫源為硫脲、硫粉和硫代乙酰胺中的一種； 所述硒源為二苯基二硒、亞硒酸和硒粉中的一種； 所述溶劑為水、乙醇、乙二醇、丙三醇、二乙醇胺、乙酸、丙酸、乙二酸和油酸中的一種或多種，當(dāng)為多種時(shí)，所使用溶劑可以以任意體積比混合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于通過(guò)控制溶劑熱合成過(guò)程中超聲和微波的協(xié)同作用實(shí)現(xiàn)反應(yīng)物的結(jié)構(gòu)和組成控制，利用微波加熱獲得的均勻熱場(chǎng)提供反應(yīng)所需的基礎(chǔ)熱力學(xué)條件，并利用超聲作用控制形核和生長(zhǎng)，形核階段，利用超聲作用在均勻液體中的空化作用快速、大量形核；晶體生長(zhǎng)階段，利用超聲波在晶核與反應(yīng)溶液兩相界面上的聚焦效應(yīng)快速、均勻、可控的長(zhǎng)大。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的合成方法，其特征在于通過(guò)控制反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、微波功率、超聲功率、超聲發(fā)生時(shí)間以及超聲間隙時(shí)間來(lái)控制反應(yīng)的進(jìn)行速度和程度。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種超聲波/微波協(xié)同作用下常壓溶劑熱合成纖鋅礦結(jié)構(gòu)Cu2ZnSnS4或Cu2ZnSnSe4半導(dǎo)體材料的方法。將反應(yīng)原料溶于有機(jī)溶劑后置于超聲波微波組合反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)，在超聲場(chǎng)中通過(guò)微波加熱完成溶劑熱反應(yīng)合成，反應(yīng)過(guò)程中控制反應(yīng)體系的反應(yīng)溫度，反應(yīng)時(shí)間，超聲功率以及超聲時(shí)間進(jìn)而達(dá)到合成目標(biāo)產(chǎn)物—纖鋅礦結(jié)構(gòu)Cu2ZnSnS4和Cu2ZnSnSe4半導(dǎo)體材料之目的。產(chǎn)物的化學(xué)元素組成可以通過(guò)反應(yīng)原料的摩爾配比進(jìn)行精確控制，產(chǎn)物的形貌和結(jié)晶形態(tài)可通過(guò)反應(yīng)過(guò)程各參數(shù)進(jìn)行調(diào)控。本發(fā)明降低了對(duì)合成條件的要求，并且可以更靈活控制整個(gè)合成過(guò)程從而形成特定的結(jié)構(gòu)，且本發(fā)明還具有反應(yīng)裝置簡(jiǎn)單、反應(yīng)速度快速、反應(yīng)過(guò)程可控性和可干預(yù)性強(qiáng)等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C01G19/00GK103011261SQ20121050398
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月2日
發(fā)明者龍飛, 池上森, 莫淑一, 鄭國(guó)源, 鄒正光 申請(qǐng)人:桂林理工大學(xué)