硫属元素化物

硫属元素化物

硫族化物材料由至少一种硫族阴离子组成（16 族元素），尤其是硫化物、硒化物和碲化物，以红色显示。过渡金属硫族化物由与硫族化物（S、Se、Te）结合的过渡金属（D 区元素）组成。这些材料具有独特的材料特性，并且具有高度共价性，展示出半导体特性。

过渡金属二卤化物 (TMD) 包括形成金属二硫化物 (MS2)、金属二硒化物 (MSe2) 或金属二碲化物 (MTe2) 的金属。最近研究中特别感兴趣的 TMD 材料在周期表中以绿色显示。

应用领域

原子层沉积 (ALD) 技术可用于沉积薄膜硫族化物材料，可直接进行或通过在 ALD 沉积后使用硫化退火。原子层沉积 (ALD) 技术提供了独特的能力，以保形方式在三维特征上沉积薄膜，并且具有精确的材料组合和受控膜厚度。

人们对过渡金属硫族化合物材料在光伏 (PV)、光电、催化和储能方面的应用有着浓厚的兴趣。特别受到关注的是硫化物硫族化物材料。

沉积在 CNT 平台上的硫族化物膜的示例

  • ZnS – Zn(1-x)OxS – CoS
  • In2S3 – PbS – Sb2S3
  • Cu2S – Cu2ZnSnS4

单连接效率限制

原子层沉积 (ALD) 硫化物吸收剂

参考：Dasgupta, N. P., et al., Accounts Chem Res 48, 341–348 (2015).

硫族化物光伏 (PV)

原子层沉积 (ALD) 技术可用于沉积薄膜硫族化物材料。

针对吸波材料，研究了用于光伏 (PV) 应用的硫化物材料，其中带隙能量更适合实现更高的效率（在 1-1.6 eV 下效率为 31 – 34%）。四元膜可使用原子层沉积 (ALD) 技术沉积，包括硫化铜锌锡 (CZTS)。原子层沉积 (ALD) 沉积材料也可用于制造缓冲液/发射器材料(In2S3、ZnS、CdS 和 Zn(O,S))。

储能

已针对原子层沉积 (ALD) 沉积的膜在储能和电池应用方面进行了研究，性能水平具有显著的改善。

  • Cu2S / 碳纳米管 (CNT) 阴极 @260 mA h g-1
  • Li2S @ 800 mA h g-1

光电

硫族化物材料也在光电和太阳能领域得到应用。
用于 TFEL 显示器的 ZnS（第一个原子层沉积 (ALD) 工业应用）


沉积在硅沟槽晶片上的 Cu2S / SnS2 / ZnS 三层
参考：Thimsen et al. , Chemistry of Materials, 24(16), 3188–3196 (2012)

2D 二硫族化物

对二维二卤化氢独特的材料属性进行了调查，包括带隙半导管属性、光致发光和随着膜厚度减小到单层厚度时的吸光率。原子层沉积 (ALD) 提供一种实现单分子层厚膜的直接方法。目前正在针对开发利用原子层沉积 (ALD) 和硫化退火的两个步骤，或者用于过渡金属二硫族化物 (TMD) 材料的直接生长方法进行积极的研究。
用于 TFEL 显示器的 ZnS（第一个原子层沉积 (ALD) 工业应用）

下载硫化物膜在 Veeco 工具上沉积的演示

参考 – 最近在 Veeco CNT 原子层沉积 (ALD)平台上完成的出版物

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