热硫化掺Co和Ni纳米黄铁矿晶体的结构及其吸光性能

摘要

过渡金属族硫化物黄铁矿(FeS2)是一种非常重要的半导体材料.天然的黄铁矿型FeS9单晶体由于本身具有类型多样的杂质缺陷，容易得到P型和N型半导体材料。但是在研究中发现，利用天然黄铁矿(FeS2)单晶试制的光伏器件性能较低，分析认为主要是天然单晶材料的性能不稳定，杂质分布不均造成的。而人工掺杂对于提高材料的光学性质是一种非常有效和容易操作的手段，可实现人工调控能带宽度，扩展材料应用的领域。对于FeS9掺杂，前人采用磁控溅射法、溶胶—凝胶等方法做了大量的实验研究。但在热硫化法条件下掺Co/Ni合成的黄铁矿的光学性质尚未见报道。为丰富实验矿物学合成黄铁矿的制备方法以及探究此条件下的黄铁矿的光学性能，本研究采用热硫化法在400℃合成了未掺杂的黄铁矿(FeS9)以及不同掺杂量(Co/Ni)的黄铁矿(FeS2)，并探究其光学性能。研究发现：热硫化400℃，随掺杂Co/Ni的逐渐增大，FeS2晶粒逐渐细化；一定量的掺杂Co/Ni会导致黄铁矿禁带有所窄化和宽化，在宽化范围有利于增大光电效率。