[发明专利]一种树枝状结构γ‐MnS 薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硫化锰薄膜的制备方法，具体涉及一种树枝状结构γ-MnS薄膜的制备方法。

背景技术

金属硫化物是一类重要的半导体材料，在光学器件、光电池、能贮存介质及催化等领域有广泛的应用。MnS是ⅦB-ⅥA的弱磁性半导体，带隙宽度为3.7eV，在制备太阳能电池的窗口／缓冲材料，短波光电器件，催化材料、大容量光存储器等方面有着潜在的应用[ki s J，Tang K B，Yang Q，et a1.Solvothermalsynthesis of metastableγ-MnS hollow spheres and control of their phase[J].Eur Jlnorg Chem，2005：4124-4128.]MnS一般有3种相态，即八面体配位、绿色稳定的岩盐结构α-MnS(RS)；四面体配位、粉色介稳的闪锌矿结构β-MnS和纤锌矿结构γ-MnS。亚稳态的β和γ-MnS在100-400℃易转变为稳态的α-MnS，且这种转变是不可逆的。亚稳态的MnS与稳态的MnS相比较，展现出了更为特殊的化学性能，电学性能，光学性能以及磁学性能。因此制备单相的亚稳态MnS成为了研究焦点。

目前，制备硫化锰薄膜的方法主要有连续离子层吸附反应法(SlLAR)[H.M.Pathan，S.S.Kale，C.D.Lokhande,etal.Preparation and characterization of amorphousmanganese sulfide thin flms by SlLAR method[J].Materials Research Bulletin.2007，42：1565-1569.]，化学气相沉积法[Selective Deposition of Ruthenium Films byDigital CVD[J].Chemical Vapor Deposition，2005，11(2)：94-98.]，射频溅射法[I.Oidor-Juarez，P.Garcla-Jimenez，G.Torres-Delgado，et al.Substrate temperatureeffects on the growth and properties of γ-MnS thin films grown by rf sputtering[J].Materials Research Bulletin，2002，37：1749-1754.]，分子束外延法[K.A.Prior，C.Bradford，L.David，et al.Metastable group Ⅱsulphides grown by MBE：surfacemorphology and crystal structure[J].Journal of Crystal Growth，2005，275：141-149.]，化学浴沉积法[C.Gümüs，C.ulutas，R.Esen，et a1.Preparation andcharacterization of crystalline MnS thin films by chemical bath deposition[J].ThinSolid Films，2005，492：1-5.]等。然而这些方法存在很多缺点，通常需要特殊的仪器，或者需要严格的实验条件和比较长的反应时间。如采用连续离子层吸附反应实验操作复杂难以控制且制备的薄膜一般是非晶态的；化学气相沉积法和射频溅射法制备的薄膜质量虽好但该方法所要求的设备昂贵且所使用的气源有剧毒；通过简单的化学浴沉积制备的薄膜附着力较差。以上方法的弊端使得寻求一种易于操作，环境友好和成本低廉，设备简单的方法显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是提出一种反应周期短、反应温度低，环境友好，成本低廉，并且操作简单，反应可在液相中一步完成，重复性好，不需要后期的热处理就可获得结晶性好，表面平整、致密、缺陷少的树枝状结构γ-MnS薄膜的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

1）将可溶性的分析纯锰盐加入到去离子水中，制成锰离子浓度为0.01mol/L-0.1mol/L的透明溶液A；

2）向A溶液中加入分析纯的硫代乙酰胺（CH₃CSNH₂），使溶液中的CH₃CSNH₂浓度为0.02mol/L-0.3mol/L得溶液B；

3）向B溶液中加入2mol/L的NaOH调节溶液的pH值为7.5-8.5，得溶液C；