一種四元硫代銻酸鹽化合物半導(dǎo)體材料及其制備方法和用圖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種四元硫代銻酸鹽化合物半導(dǎo)體材料及其制備方法和用途，屬于無機(jī)半導(dǎo)體材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]多元金屬硫?qū)倩锞哂蟹浅?fù)雜的結(jié)構(gòu)，也具有豐富的物理和化學(xué)性質(zhì)，是固體化學(xué)一個(gè)十分活躍的研究領(lǐng)域，這類化合物在在非線性光學(xué)，離子交換，光催化，離子導(dǎo)電等方面都呈現(xiàn)出一定的應(yīng)用前景。硫?qū)倩镞@些特殊的性質(zhì)源于它們多樣的組成和晶體結(jié)構(gòu)。因此，開展多元金屬硫?qū)倩锏暮铣桑接懰鼈兘Y(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系，是進(jìn)行多元金屬硫?qū)倩镅芯康臒狳c(diǎn)。
[0003]相對于傳統(tǒng)的三元硫?qū)倩衔?，四元硫?qū)倩衔镉筛嗟脑貥?gòu)成，元素之間相互作用更加多樣，因而，得到的晶體種類更多、結(jié)構(gòu)更復(fù)雜、也可能出現(xiàn)更多的性能。近年來，多元金屬硫?qū)倩锏暮铣裳芯咳〉昧酥匾M(jìn)展，科學(xué)家通過各種方法，已合成出了大量具有新型結(jié)構(gòu)及獨(dú)特性質(zhì)的四元硫?qū)倩衔?，極大地豐富了硫?qū)倩锝Y(jié)構(gòu)化學(xué)及材料化學(xué)。
[0004]由于Sb(III)活躍孤對電子的存在，銻硫?qū)倩衔锞哂蟹浅ＸS富的結(jié)構(gòu)類型，其基本構(gòu)建單元為三角錐的SbQ3和四面體的SbQ4。以不同的陽離子作為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，[Sb(III)Q]3單元能通過共邊和共頂點(diǎn)的聚合形成不同結(jié)構(gòu)的陰離子[SbxQy]z，組成鏈狀，層狀或三維網(wǎng)絡(luò)。過渡金屬離子同樣可以與銻硫網(wǎng)絡(luò)連接，形成更加復(fù)雜的無機(jī)陰離子骨架。
[0005]目前，國內(nèi)外制備四元硫?qū)倩衔锏牡湫头椒ㄖ饕ǜ邷毓滔喾?，中溫助溶劑法以及低溫溶劑熱法。其中高溫固相法產(chǎn)率高，選擇性高，但反應(yīng)溫度高，實(shí)驗(yàn)操作復(fù)雜；中溫助溶劑法實(shí)用性強(qiáng)但助溶劑多有毒性，揮發(fā)時(shí)對人體和環(huán)境造成危害。低溫溶劑熱法近三十年才被用于無機(jī)晶體材料的合成，與傳統(tǒng)高溫合成方法相比，由于易于調(diào)節(jié)溶劑熱條件下的環(huán)境氣氛，因而有利于低價(jià)態(tài)、中間價(jià)態(tài)與特殊價(jià)態(tài)化合物的生成，并能均勻進(jìn)行摻雜，還有利于新相、新結(jié)構(gòu)的合成。
[0006]溶劑熱合成方法已成為近年來硫?qū)倩锏闹匾铣煞椒?，通過選擇合適的反應(yīng)介質(zhì)，不僅能極大地提高反應(yīng)物的溶解度與擴(kuò)散度，加快反應(yīng)進(jìn)程，而且能影響硫?qū)訇庪x子骨架的結(jié)構(gòu)。因此，開發(fā)新的溶劑熱合成路線，尋找新的合成體系，是合成新型多元硫?qū)倩锏年P(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種四元硫代銻酸鹽化合物半導(dǎo)體材料及其制備方法和用途。
[0008]四元硫代銻酸鹽化合物半導(dǎo)體材料化學(xué)組成式分別為:BaAgSbS3，BaAgSbS3.H2O,其中所述于單斜晶系，Cllz空間群，晶胞參數(shù)a=9.3675 (7) A，b=7.9328 (5) A，c=17.2651 (12)A, a =90。，β =101.734°，γ=90° , V= 1256.17 (15) A3，Z=8，Dc=4.898g/cm3,單晶體為橙紅色塊狀，能隙為2.21 eV ;
BaAgSbS3.H2O 屬于正交晶系，Psxxl 空間群，晶胞參數(shù) a=18.8527 (7) A，b=8.8232 (3) A，c=8.6649 (3) A, a =90。，β =90°，γ=90°，V=1441.33 (9) A3，Z=8，Dc=4.435g/cm3，單晶體為黃色片狀，能隙為2.43eV。
一種四元硫代銻酸鹽化合物半導(dǎo)體材料的制備方法是:將摩爾比為1.0:0.4-1.0:
0.2:2.0-3.0的水合氫氧化鋇、金屬銀、二元固溶體硫化鋪和單質(zhì)硫混合，加入3-5mL水合肼，在160°C烘箱中反應(yīng)7天，經(jīng)去離子水和乙醇洗滌后得到BaAgSbS313
[0009]另一種四元硫代銻酸鹽化合物半導(dǎo)體材料的制備方法是:將摩爾比為1.0-1.5:
1.0-1.2: 0.25-0.5: 2.0-2.5的水合氫氧化鋇、金屬銀、二元固溶體硫化銻和單質(zhì)硫混合，加入3-5mL水合肼，在160 °C烘箱中反應(yīng)7天，經(jīng)去離子水和乙醇洗滌后得到BaAgSbS3.H2O0
[0010]四元硫代銻酸鹽化合物半導(dǎo)體材料用于制備光學(xué)半導(dǎo)體器件或太陽能電池過渡層材料。
[0011]本發(fā)明的有益效果:合成方法簡單易行，原料成本低，反應(yīng)條件溫和。采用本方法制備的四元硫代銻酸鹽化合物半導(dǎo)體材料，產(chǎn)率可達(dá)到40%_50%。半導(dǎo)體材料的能隙分別為2.21 ^和2.43 eV，在半導(dǎo)體光學(xué)方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
【附圖說明】
[0012]圖1為BaAgSbS;體的形貌圖；
圖2為BaAgSbS3.H2O晶體的形貌圖；
圖3為BaAgSbS3晶體的EDX圖譜，表明了 Ba、Ag、Sb和S元素的存在及其含量；
圖4為BaAgSbS3.H2O晶體的EDX圖譜，表明了 Ba、Ag、Sb和S元素的存在及其含量； 圖5為BaAgSbSj^結(jié)構(gòu)圖；
圖6為BaAgSbS3.H2O的結(jié)構(gòu)圖；
圖7為根據(jù)實(shí)施例1中的BaAgSbS3晶體得到的的XRD圖譜與單晶模擬衍射圖；
圖8為根據(jù)實(shí)施例2中的BaAgSbS3.H2O晶體得到的的XRD圖譜與單晶模擬衍射圖； 圖9為BaAgSbS^熱分析曲線；
圖10為BaAgSbS3.H2O的熱分析曲線；
圖11為BaAgSbSjP BaAgSbS 3.H2O的固態(tài)紫外可見漫反射光譜。
【具體實(shí)施方式】
[0013]四元硫代鋪酸鹽化合物半導(dǎo)體材料化學(xué)組成式分別為:BaAgSbS3，BaAgSbS3.H2O,其中所述于單斜晶系，Cllz空間群，晶胞參數(shù)a=9.3675 (7) A，b=7.9328 (5) A，c=17.2651 (12)A, a =90。，β =101.734°，γ=90° , V= 1256.17 (15) A3，Z=8，Dc=4.898g/cm3,單晶體為橙紅色塊狀，能隙為2.21 eV ;
BaAgSbS3.H2O 屬于正交晶系，Psxxl 空間群，晶胞參數(shù) a=18.8527 (7) A，b=8.8232 (3) A，c=8.6649 (3) A, a =90。，β =90°，γ=90°，V=1441.33 (9) A3，Z=8，Dc=4.435g/cm3，單晶體為黃色片狀，能隙為2.43eV。
一種四元硫代銻酸鹽化合物半導(dǎo)體材料的制備方法是:將摩爾比為1.0:0.4-1.0:
0.2:2.0-3.0的水合氫氧化鋇、金屬銀、二元固溶體硫化鋪和單質(zhì)硫混合，加入3-5mL水合肼，在160°C烘箱中反應(yīng)7天，經(jīng)去離子水和乙醇洗滌后得到BaAgSbS313
[0014]另一種四元硫代銻酸鹽化合物半導(dǎo)體材料的制備方法是:將摩爾比為1.0-1.5:
1.0-1.2: 0.25-0.5: 2.0-2.5的水合氫氧化鋇、金屬銀、二元固溶體硫化銻和單質(zhì)硫混合，加入3-5mL水合肼，在160 °C烘箱中反應(yīng)7天，經(jīng)去離子水和乙醇洗滌后得到BaAgSbS3.H2O0
[0015]四元硫代銻酸鹽化合物半導(dǎo)體材料用于制備光學(xué)半導(dǎo)體器件或太陽能電池過渡層材料。
[0016]實(shí)施例1:
B