目前，開(kāi)發(fā)適用于光電器件的材料是一個(gè)非?；钴S的研究領(lǐng)域。尋找用于光電轉(zhuǎn)換元件的材料必須與開(kāi)發(fā)每種材料的最佳成膜工藝同時(shí)進(jìn)行，這對(duì)于一種材料可能需要幾年時(shí)間。到目前為止，還存在權(quán)衡，平衡電子特性和材料形態(tài)。大阪大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)了一個(gè)兩步法，除了具有優(yōu)異的光敏電阻性能外，還可以生產(chǎn)具有良好形態(tài)特性的材料。他們的研究結(jié)果發(fā)表在Journal of Physical Chemistry Letters上。

硫化鉍Bi 2 S 3屬于一類稱為金屬硫?qū)僭鼗锏牟牧?，由于它們的光學(xué)和電子特性而顯示出顯著的前景。然而，Bi 2 S 3基光響應(yīng)器件的性能取決于用于處理膜的方法，并且許多報(bào)道的方法受到低膜結(jié)晶性的阻礙。即使當(dāng)獲得高結(jié)晶度時(shí)，晶粒的性質(zhì)也會(huì)對(duì)性能產(chǎn)生負(fù)面影響，因此需要具有低表面粗糙度和大晶粒尺寸的薄膜。

“我們使用獨(dú)特的超高速篩選方法搜索了200多種材料，這種方法可以評(píng)估性能，即使只有粉末樣品可用，”研究通訊作者Akinori Saeki說(shuō)。“我們發(fā)現(xiàn)硫化鉍比傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)太陽(yáng)能電池材料便宜且毒性低，可以在不損害其優(yōu)異光電性能的情況下進(jìn)行加工。”

所使用的技術(shù)在兩個(gè)處理步驟中產(chǎn)生2D分層膜; 溶液旋涂，然后結(jié)晶。與使用其他加工方法制備的薄膜相比，所得薄膜的光響應(yīng)性能顯示出6-100倍的改進(jìn)。由于鉍和硫的無(wú)毒和豐富性質(zhì)，預(yù)計(jì)該發(fā)現(xiàn)將影響包括太陽(yáng)能電池在內(nèi)的商業(yè)光電器件的發(fā)展。

“我們展示了一種不會(huì)影響材料性能的簡(jiǎn)便加工技術(shù)，”主要作者Ryosuke Nishikubo說(shuō)。“我們相信可溶液加工的鉍基半導(dǎo)體是商業(yè)上可獲得的無(wú)機(jī)太陽(yáng)能電池的可行替代品，并且有望在未來(lái)廣泛使用。它們無(wú)毒的事實(shí)也使它們與其他替代光電材料(例如鹵化鉛)區(qū)別開(kāi)來(lái)鈣鈦礦“。

在不損害其電子特性的情況下處理器件應(yīng)用材料對(duì)于使材料具有商業(yè)相關(guān)性非常重要。報(bào)道的工藝已被用于成功制備其他金屬硫化物半導(dǎo)體，如硫化鉛，證明了該方法的多功能性。