金屬硫化物納米材料因其具有優(yōu)異的光電特性而成為太陽(yáng)能量轉(zhuǎn)換、光電器件、催化等前沿領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。通過(guò)對(duì)金屬硫化物納米結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及其薄膜材料的可控合成和組裝，可使其在太陽(yáng)能利用和光電子集成器件等應(yīng)用上發(fā)揮更大作用。

中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所固體潤(rùn)滑國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室賈均紅研究員帶領(lǐng)的課題組在對(duì)金屬硫化物納米材料及其功能薄膜的設(shè)計(jì)、制備和性能研究方面，取得了一系列突破和重要進(jìn)展。他們利用化學(xué)浴沉積結(jié)合自組裝技術(shù)在單晶硅及玻璃上可控制備了一系列金屬硫化物如CuxS、CdS、In₂S₃及Bi₂S₃等納米晶薄膜。同時(shí)，采用自組裝結(jié)合紫外光刻技術(shù)制備了完整、有序的硫化物圖案化薄膜，研究了圖案特征對(duì)薄膜光學(xué)及光電性能的影響，并揭示了硫化物沉積薄膜的形成和生長(zhǎng)機(jī)理。研究結(jié)果表明，通過(guò)自組裝薄膜可作為一種有效的模板來(lái)控制金屬硫化物納米材料的晶軸定向、晶型選擇和表面形貌，所制備的薄膜具有穩(wěn)定的光電流及靈敏的光電響應(yīng)特性；可通過(guò)調(diào)節(jié)圖案尺寸實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜光學(xué)及光電性能的控制。這種圖案化功能薄膜的特性在微型光學(xué)器件、傳感器及太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

該項(xiàng)研究工作得到中科院“百人計(jì)劃”和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目支持。研究結(jié)果最近發(fā)表在CrystEngComm (2012，14,3433)，以及Journal of Colloid and Interface Science (2009, 332, 32–38; 2011, 356, 726-733.)、 ACS Appl. Mater. Interfaces (2010, 2, 3467–3472)、Applied Surface Science(2010, 256, 7316; 2011, 258, 649-656)上。

 圖1. 金屬硫化物薄膜表面形貌

圖2 (A)薄膜圖案化工藝; (B) Bi2S3薄膜的光電響應(yīng)；(C)圖案化薄膜的三維形貌。

CrystEngComm (2012，14,3433)

Journal of Colloid and Interface Science (2009, 332, 32–38)

Journal of Colloid and Interface Science (2011, 356, 726-733)

ACS Appl. Mater. Interfaces (2010, 2, 3467–3472)

Applied Surface Science(2010, 256, 7316-7322)

Applied Surface Science(2011, 258, 649-656)