一种提高CuSCN可见光吸收范围的方法技术

本发明专利技术的一种提高CuSCN可见光吸收范围的方法属于功能材料的高压制备技术领域。采用溶液处理的旋涂法来制备β

【技术实现步骤摘要】
一种提高CuSCN可见光吸收范围的方法


[0001]本专利技术属于功能材料的高压制备
具体涉及利用金刚石对顶砧高压技术，通过高压处理β
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CuSCN提高其可见光吸收的新方法。

技术介绍

[0002]硫氰化亚铜(CuSCN)作为一种优良的p型宽禁带(3.4eV)透明半导体材料，具有较高的光透过率、较好的稳定性、较高导电率等优点，使得CuSCN作为空穴传输材料在光电子器件上表现出广阔的应用前景。在光学上，在紫外可见近红外光谱中，CuSCN薄膜几乎是透明的，对光的吸收范围为紫外光区，在可见光区没有明显的吸收峰，过大的带隙严重制约了CuSCN光伏器件的功率转换效率。尽管在过去的几年里，随着薄膜技术的持续进步，它的功率转换效率略有增加，但这种材料自身固有的缺点很难用传统的操作复杂、成本较高化学方法去克服。因此，在当前的研究阶段，带隙的优化已成为提高CuSCN光电器件性能的核心问题。
[0003]压力是改变原子排列的一个有效和简单的工具，可以在不改变化学成分的情况下极大地改变材料的电子结构和物理特性。本专利技术提供了一种利用高压手段减小CuSCN带隙值，提高可见光吸收范围的新方法。为该材料在光电子器件中具有更广阔的应用前景提供新的思路。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于，克服
技术介绍
存在的不足，提供一种利用高压手段来提高CuSCN可见光吸收范围的新方法。
[0005]本专利技术的技术方案可以叙述为：
[0006]一种提高CuSCN可见光吸收范围的方法，具有以下步骤：
[0007]1)：采用溶液处理的旋涂法来制备β
‑
CuSCN薄膜，得到高压操作需要的样品；
[0008]2)：将步骤1)的β
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CuSCN薄膜利用尖锐的针刮取样品，填装到金刚石对顶砧压机的样品腔中，对样品进行持续加压至9.3GPa，保持24小时，再缓慢卸压至常压，得到吸收边为427nm、具有良好的可见光吸收性质的样品。
[0009]进一步，步骤2)的具体操作为：利用300μm金刚石对顶砧压机预压T301钢片，压痕厚度为40～60μm，并在压痕中心钻直径为100～120μm的孔洞；将β
‑
CuSCN薄膜初始材料填装到钢片的孔洞中，加入硅油作为传压介质，再添加红宝石微球作为压标(检测压腔内的压力)，然后封好压机，进行加压，当压力升高至9.3GPa后，保持24小时，缓慢卸压至常压，CuSCN样品的吸收边由初始的362nm红移至427nm，大幅增加了对可见光的吸收。
[0010]进一步，步骤2)中所述缓慢卸压至常压是指以2～3GPa/h的速率卸压至常压。
[0011]有益效果：
[0012]1、本专利技术方法简单，操作方便。
[0013]2、本专利技术的方法可使CuSCN薄膜对可见光吸收范围增加接近62nm。
[0014]3、本专利技术具有较好的可重复性，对于压力下的高效率光压传感器和可见光区压力可调的光伏器件具有重要的应用价值和科学意义。
附图说明
[0015]图1是实施例2用旋涂法制备的β
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CuSCN薄膜的拉曼光谱图。
[0016]图2是实施例3样品在0GPa压力下初始材料的紫外
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可见光吸收光谱。
[0017]图3是实施例4样品在9.3GPa压力下得到的紫外
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可见光吸收光谱。
[0018]图4是实施例5样品在9.3GPa压力下卸压至0GPa得到的紫外
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可见光吸收光谱。
[0019]图5是实施例6样品在12.7GPa压力下得到的紫外
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可见光吸收光谱。
[0020]图6是实施例6样品在12.7GPa压力下得到的拉曼光谱图。
具体实施方式
[0021]下面结合具体实施例来进一步阐述本专利技术。
[0022]实施例1：
[0023]首先，把载玻片放置于定制的玻璃清洗架中，将装好的玻璃清洗架至于烧杯中。再向烧杯中顺次加入滴加过洗洁精的水、去离子水、异丙醇、去离子水和无水乙醇各超声清洗30分钟，然后将玻璃清洗架放置于真空干燥箱，80℃干燥12小时备用。
[0024]实施例2：
[0025]首先称取0.05mgβ
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CuSCN粉末于1mL乙硫醚溶剂中，室温下密封剧烈搅拌120分钟，然后超声、过滤移除没有溶解的样品。为了得到厚度均匀适合高压实验的CuSCN薄膜，用移液枪移取200uL CuSCN溶液，在20s内滴在以1000转/分钟速度旋转的载玻片上，使载玻片旋转60s；接着将所得CuSCN薄膜在氮气氛围80℃条件下退火约8小时，获得CuSCN薄膜。为了获得足够厚度的薄膜重复上述步骤10次，得到高压实验所需的β
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CuSCN薄膜。本实施例制备的β
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CuSCN薄膜的拉曼光谱图，见图1。
[0026]实施例3：
[0027]利用砧面为300μm的金刚石对顶砧压机预压T301钢片(约0.25mm
×
10mm
×
10mm)，压痕厚度在40～60μm，并在压痕中心钻直径为100～120μm的孔洞，该孔洞作为装入原始材料的样品腔。用尖锐的针刮取实施例2制备的样品β
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CuSCN薄膜填装到钢片孔洞(样品腔)，滴加硅油作为传压介质，再添加红宝石微球作为压标(检测压腔内的压力)封装压机，进行加压操作。当β
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CuSCN原始材料在在样品腔内的压力为0GPa时，填装的原始材料吸收边为362nm，见图2。
[0028]实施例4：
[0029]压机、样品腔和传压介质同实施例3。将样品腔压力升高至9.3GPa，样品的吸收边红移至461nm，见图3。
[0030]实施例5：
[0031]压机、样品腔和传压介质同实施例3。将样品腔压力升高至9.3GPa后，保持压力24小时，然后以平均2～3GPa/h的速率进行缓慢卸压至0GPa，样品吸收边为427nm，保持良好的可见光吸收性质，见图4。
[0032]实施例6：
[0033]压机、样品腔和传压介质同实施例3。将样品腔压力升高至12.7GPa，吸收边红移至499nm，见图5。但依据拉曼光谱CuSCN开始发生无定型化，不再保持CuSCN结构，见图6。
[0034]综上所述，根据以上实施例结果可以发现，通过施加合适的压力的方式可以实现提高压β
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CuSCN对可见光吸收。操作简单，本专利技术对于压力下的高效率光压传感器和可见光区压力可调的光伏器件具有重要的应用价值和科学意义。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高CuSCN可见光吸收范围的方法，具有以下步骤：1)：采用溶液处理的旋涂法来制备β
‑
CuSCN薄膜，得到高压操作需要的样品；2)：将步骤1)的β
‑
CuSCN薄膜利用尖锐的针刮取样品，填装到金刚石对顶砧压机的样品腔中，对样品进行持续加压至9.3GPa，保持24小时，再缓慢卸压至常压，得到吸收边为427nm、具有良好的可见光吸收性质的样品。2.根据权利要求1所述的一种提高CuSCN可见光吸收范围的方法，其特征在于，步骤2)的具体操作为：利用300μm金刚石对顶砧压机预...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨振兴，党玲岩，谷翠梅，齐晓露，孙兵，
申请(专利权)人：河北北方学院，
类型：发明
国别省市：