基底浸入該Fe (NO3) 3溶液中靜置，靜置時間為30s，此時ZnO納米棒陣列表面覆上一層Fe (OH) 3層，取出基底并用去離子水洗滌后干燥，基底的表面覆蓋有ZnO/Fe (OH) 3復合納米棒陣列；靜置30s,既能使在基底浸入Fe (NO3) 3溶液中反應的過程中，Fe 3+水解形成Fe (OH) 3并附著在ZnO納米棒表面，又能避免H+將ZnO完全腐蝕，從而形成ZnO/Fe (OH) 3復合納米棒陣列薄膜。
[0024]7)將ZnO/Fe (OH) 3復合納米棒陣列薄膜和純度為99.5%的升華硫粉封裝于石英管中，封裝前抽真空至低于I X 10_2Pa，并充氬氣反復置換5-8次；
8)封裝后的試樣在等溫爐中進行硫化處理，硫蒸汽壓力為5kPa，硫化溫度為350°C，硫化時間為lh，升溫速率為2V /min ；ZnO/Fe (OH) 3復合納米棒陣列轉化為ZnO/ZnS/FeS 2核殼納米棒陣列，每個ZnO/ZnS/FeSjS殼納米棒從內向外依次為ZnO內核、ZnS層和FeS 2納米顆粒層，基底表面覆蓋ZnO/ZnS/FeSjS殼納米棒陣列薄膜。硫化溫度為350°C，硫化時間為Ih,能保證ZnO納米棒僅外表面被硫化為一層ZnS層，Zn0/ZnS/FeS2核殼納米棒陣列。
[0025]步驟(I)中的基底的厚度為2.2 mm，電阻小于14 Ω，透光率大于90%，導電層厚度為350 nm。導電層為摻氟二氧化錫層SnO2: F。步驟(I)所述的基底需要進行超聲波清洗，以去除表面油脂，利于薄膜的均勻覆蓋，增加薄膜與基底的附著力。
[0026]步驟(2)所述的種子層溶液中乙酸鋅濃度為50ml乙二醇甲醚和乙醇胺的混合溶液中溶解0.05mol的乙酸鋅。
[0027]步驟(3)所述的退火處理，溫度為350°C，時間為30min。
[0028]步驟(4)所述的前驅體溶液，硝酸鋅濃度為0.025M。
[0029]步驟(5)中，將具有ZnO納米晶種子層的基底的導電面朝下傾斜地倚靠在反應釜壁上。
[0030]ZnO/ZnS/FeS2核殼結構納米棒陣列薄膜，其特征在于:包括由FTO導電玻璃制成的基底，基底上覆蓋有ZnO/ZnS/FeSjS殼納米棒陣列，每個ZnO/ZnS/FeS 2納米棒由FeS 2顆粒敏化的ZnO/ZnS核殼納米棒構成；每個ZnO/ZnS/FeS2核殼納米棒從內向外依次為ZnO內核、ZnS層和FeS2納米顆粒層。
[0031]本發明的優點在于:通過在ZnO/ZnS核殼結構納米棒上附加一層FeS2納米顆粒作為光敏化劑，來敏化寬禁帶半導體ZnO/ZnS核殼結構納米棒，從而提高了 ZnO/ZnS核殼結構納米棒的光吸收和光響應性能。本發明具有對光的靈敏度高，量子效率高和響應速度高且能夠吸收太陽光譜中波長大于362nm的可見光，光吸收和光響應性能好的優點。
[0032]本說明書實施例所述的內容僅僅是對發明構思的實現形式的列舉，本發明的保護范圍不應當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本發明的保護范圍也及于本領域技術人員根據本發明構思所能夠想到的等同技術手段。
【主權項】
1.ZnO/ZnS/FeSdS殼結構陣列薄膜的制備方法，包括以下步驟: 1)使用FTO導電玻璃作為基底，依次在丙酮、無水乙醇、去離子水中分別進行超聲波清洗15min，將清洗好的基底干燥后備用； 2)將二水醋酸鋅溶于乙二醇甲醚和乙醇胺的混合溶液中，乙醇胺與鋅離子的摩爾比為1:1,將二水醋酸鋅、乙二醇甲醚和乙醇胺混合溶液在60°C下磁力攪拌至二水醋酸鋅溶解完全，形成均勻透明的種子層溶液； 3)室溫下將基底浸入種子層溶液，以200mm/min的速度向上提拉鍍膜，80°C干燥鍍膜完成的基底，至少重復上述操作6次，在基底上形成至少6層鍍膜；在空氣氣氛中對具有鍍膜的基底進行350°C退火30min，從而在基底表面形成一層均勻的ZnO納米晶種子層； 4)配置硝酸鋅和六次甲基四胺的水溶液，硝酸鋅和六次甲基四胺的摩爾比為1:1，磁力攪拌該水溶液至硝酸鋅和六次甲基四胺溶解完全，得到均勻的前驅體溶液； 5)量取適量前驅體溶液，將前驅體溶液轉移至反應釜中，將具有ZnO納米晶種子層的基底浸泡于前驅體溶液中，將反應釜密封置于恒溫干燥箱中，使ZnO納米晶種子層生長成為ZnO納米棒陣列；反應后將反應釜自然冷卻至室溫，再將基底從反應釜取出，用去離子水洗滌基底并干燥，此時，基底表面具有均勻致密的ZnO納米棒陣列薄膜； 6)配置濃度為6mmol/L的Fe(NO3)3溶液，室溫下將具有ZnO納米棒陣列薄膜的基底浸入該Fe (NO3)3溶液中靜置，靜置時間在Imin之內，此時ZnO納米棒陣列表面覆上一層Fe (OH) 3層，取出基底并用去離子水洗滌后干燥，基底的表面覆蓋有Zn0/Fe(0H) 3復合納米棒陣列； 7)將ZnO/Fe(OH) 3復合納米棒陣列薄膜和純度為99.5%的升華硫粉封裝于石英管中，封裝前抽真空至低于I X 10_2Pa，并充氬氣反復置換5-8次； 8)封裝后的試樣在等溫爐中進行硫化處理，硫化溫度低于600°C，ZnO/Fe(OH)3復合納米棒陣列轉化為ZnO/ZnS/FeSjS殼納米棒陣列，每個ZnO/ZnS/FeSjS殼納米棒從內向外依次為ZnO內核、ZnS層和FeS2納米顆粒層，基底表面覆蓋ZnO/ZnS/FeS 2核殼納米棒陣列薄膜。
2.如權利要求1所述的ZnO/ZnS/FeS2核殼結構陣列薄膜的制備方法,其特征在于:Zn0/ZnS/FeS2核殼結構陣列薄膜的制備方法步驟I)中的基底的厚度為2.2 mm,電阻小于14 Ω，透光率大于90%，導電層厚度為350 nm。
3.如權利要求2所述的ZnO/ZnS/FeS2核殼結構陣列薄膜的制備方法,其特征在于:步驟(2)所述的種子層溶液中乙酸鋅濃度為50ml乙二醇甲醚和乙醇胺的混合溶液中溶解0.05mol的乙酸鋅。
4.如權利要求3所述的ZnO/ZnS/FeS2核殼結構陣列薄膜的制備方法,其特征在于:步驟(3)所述的退火處理，溫度為350°C，時間為30min。
5.如權利要求4所述的ZnO/ZnS/FeS2核殼結構陣列薄膜的制備方法,其特征在于:步驟(4)所述的前驅體溶液，硝酸鋅濃度為0.025M。
6.如權利要求5所述的ZnO/ZnS/FeS2核殼結構陣列薄膜的制備方法,其特征在于:步驟(5)中，將具有ZnO納米晶種子層的基底置于反應釜內襯中應導電面朝下傾斜地倚靠在反應爸壁上。
7.如權利要求6所述的ZnO/ZnS/FeS2核殼結構陣列薄膜的制備方法,其特征在于:步驟(6)所述的靜置一定時間，時間為30s。
8.如權利要求7所述的ZnO/ZnS/FeS2核殼結構陣列薄膜的制備方法,其特征在于:步驟(8)所述的硫化處理，硫蒸汽壓力為5 kPa，硫化溫度為350°C，硫化時間為lh，升溫速率為 2 V /min。
9.由權利要求1-8之一所屬的ZnO/ZnS/FeS2核殼結構納米棒陣列薄膜的制備方法制得的陣列薄膜，其特征在于:包括由FTO導電玻璃制成的基底，基底上覆蓋有ZnO/ZnS/FeS2核殼納米棒陣列，每個ZnO/ZnS/FeS2m米棒由FeS 2顆粒敏化的ZnO/ZnS核殼納米棒構成；每個ZnO/ZnS/FeS2核殼納米棒從內向外依次為ZnO內核、ZnS層和FeS 2納米顆粒層。
【專利摘要】ZnO/ZnS/FeS2核殼結構陣列薄膜的制備方法包括使用FTO導電玻璃作為基底清洗好的基底備用；制備均勻透明的種子層溶液；室溫下將基底浸入種子層溶液在基底表面形成一層均勻的ZnO納米晶種子層；配置均勻的前驅體溶液；使基底表面具有均勻致密的ZnO納米棒陣列薄膜；使基底的表面覆蓋有ZnO/Fe(OH)3復合納米棒陣列；將ZnO/Fe(OH)3復合納米棒陣列薄膜和純度為99.5%的升華硫粉封裝于石英管中；硫化ZnO/Fe(OH)3復合納米棒陣列成為ZnO/ZnS/FeS2核殼納米棒陣列。本發明具有能夠吸收太陽光譜中波長大于362nm的可見光，光吸收和光響應性能好的優點。
【IPC分類】H01L31-0296, H01L31-18
【公開號】CN104638066
【申請號】CN201510067375
【發明人】汪牡丹, 陳陳旭, 方攸同, 孟亮, 劉嘉斌
【申請人】浙江大學
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年2月9日