《JACS》首次人工合成一种半导体薄膜！

人们对开发环境稳定、通过可见光吸收并具有极性晶体结构的新型太阳能收集器有相当大的兴趣。车轮矿CuPbSbS3是一种自然形成的硫盐矿物，它在非中心对称的Pmn21空间群中结晶，并且 对于单结太阳能电池具有最佳的带隙。 然而，关于这种四元半导体的合成文献很少，它还没有作为薄膜被沉积和研究。

基于此，来自南加州大学洛杉矶分校的一项研究，描述了二元硫醇-胺溶剂混合物在室温和常压下溶解大块布氏体矿物以及廉价的块状CuO、PbO和Sb2S3前驱体以生成墨水的能力。合成的复合墨水是由大量的二元前驱体按正确的化学计量比溶解而得到的，在溶液沉积和退火后，生成CuPbSbS3的纯薄膜。相关论文以题为“Solution Deposition of a Bournonite CuPbSbS3 Semiconductor Thin Film from the Dissolution of Bulk Materials with a Thiol-Amine Solvent Mixture”于3月11日发表在Journal of the American Chemical Society上。

论文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b13787

近来，Wallace等人通过对天然矿物的筛选，得到的材料具有热力学稳定性，不具有杂化卤化铅钙钛矿所固有的环境不稳定性问题。极性结构可以降低激子的结合能，减少材料中的复合速率。极性晶体结构可以使直接带隙材料的偶极不允许跃迁的几率和在吸收开始时振子强度的相应降到最低。从筛选到的自然生成的多种矿物中，符合选择标准的结果之一是车轮矿CuPbSbS3。车轮矿CuPbSbS3是一种硫盐矿物，它在正交晶立方Pmn21空间群中结晶，根据实验报道，从1.20 eV到1.31 eV的带隙是单结太阳能电池的最佳选择。有关CuPbSbS3的合成文献很少，目前只有少量的固态合成和一种溶剂热合成。 到目前为止，这种材料还没有以薄膜的形式沉积或研究。

基于以上考虑，研究者开发了一种碱化溶剂系统，它利用短链硫醇和胺的二元混合物，能够溶解100多种散装材料，包括散装金属、金属硫族化合物和金属氧化物。所得到的油墨在溶液沉积和温和退火后通过溶解和恢复的方法返回纯相的硫族化合物薄膜，使其适用于大规模的溶液处理。事实上，硫醇-胺油墨已被有效地用于大面积黄铜矿和酯基太阳能电池的溶液沉积，具有极好的功率转换效率。

研究者首次展示了车轮矿CuPbSbS3薄膜沉积的方法。通过简单地调整大块前驱体的化学计量学，就可以精细地调整复合油墨的组成，从而允许沉积纯相的CuPbSbS3。制备的CuPbSbS3薄膜具有1.24 eV的直接光学带隙，在~105cm-1的可见光范围内具有较高的吸收系数。电学测量证实，固溶处理的CuPbSbS3薄膜具有0.01- 2.4 cm2(V•s)-1范围内的流动性，载体浓度为1018-1020cm-3。这突出了在薄膜太阳能电池中作为吸收层的潜力，需要进一步的研究。

图1 车轮矿CuPbSbS3的晶体结构图

图2 合成油墨以及相关测试图

图3 将纯相CuPbSbS3从油墨中滴铸并退火到450 ˚C的粉末XRD图谱。

图4 CuPbSbS3薄膜的相关测试表征图

图5 CuPbSbS3薄膜电阻率(ρ)随温度变化的函数。

该方法可推广应用于其它多晶半导体薄膜的溶液沉积，包括与I-IV-V-VII组成相关的半导体，如CuPbBiS3。 结果突出了碱化法在解决硫酸盐吸收层沉积问题上的前景 。（文：水生）

我们的世界在不断的发展之中，现在新材料的研究和开发是一个热门的话题，因为一种新材料的问世，无疑会带来巨大的好处。新材料的发现能够让科学技术得到进步，同时新材料能够成为一个国家的战略物资，所以现在各个国家都在加紧研究新材料。

二零一八年期间新材料越来越多，让人有一种目不暇接的感觉，但是这些新材料的出现，确实给我们的生活带来巨大的改变，所以我们学习科学的时候，一点要注意新材料的事情，这样才能够跟上社会的发展，跟上科学技术的脚部，二零一八比较吸引人的一种新材料美女小倩给大家介绍一下。

有一种新材料未来很可能会给我们带来新的产品，这种材料是一种特殊的材质，能够取代硅。我们知道硅是一种地球上比较多的材料，所以我们制作半导体薄膜的时候会使用这种材料，可是这种材料制作的产品比较厚重，所以使用起来并不是很方便，而这种新材料则改变了这个模式。

美国麻省理工学院【MIT】的科学家们研制出一种超薄的半导体薄膜，这种新的材料，无疑会给未来的电子器材地带来一场重大的改革，这项技术很可能将会使用在很多城市建设方面，对于建设一个未来的智能城市，提供了一个新的办法和一个新的方案。

这种新技术使用一种【远程外延】的新方法，能够将一些特殊的材料进行一系列的改变，从而能够制造出更加轻薄的材料，这样一来就能够改变传感器和太阳能电池的体积，以及我们使用的计算机和智能手机，这样的材料一旦开始使用将会改变我们现在的生活。

美国的这些?研究人员已经开始着手制造出一些由砷化镓以及氮化镓的材料，同时也利用氟化锂材料制造柔性薄膜，这些产品确实在超薄方面做得十分出色，那么怎么样出色呢？美女小倩给大家举个例子，一旦这个技术出现，那么将会让手机能够给纸张一样，贴在皮肤上即可。

不过这些技术依旧没有成熟起来，目前制造的这些材料造价十分的昂贵，所以根本没有办法让老百姓使用。所以科学家现在开始在节约成本方面进行努力，当然这条路还很长，所以我们还要等待很久。不过随着科学技术的不断进步，总有一天我们会看这些产品。

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