CN102080263A - 一种Ag2X薄膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于材料化学技术领域，涉及一种Ag2X薄膜的制备方法，其中X为硒或碲。首先将硝酸银和硒或碲的化合物加入盛有溶剂的烧杯中，再加入碱和络合剂，搅拌使其充分溶解，然后加入还原剂，充分溶解后停止搅拌，放入基片用于沉积Ag2X薄膜；恒温反应结束后用去离子水和无水乙醇冲洗薄膜；最后将薄膜干燥。本发明反应条件温和，在水溶液中一步合成Ag2Se或Ag2Te薄膜，制备的薄膜平整、致密、均匀。所用的原料便宜易得，工艺简单，容易实现规模化生产，且反应过程中避免使用大量有机溶剂，有利于环保，具有广阔的市场前景。合成的硒化银和碲化银薄膜可广泛应用于快离子导体，非线性光学器件、光电二次电池等多个领域，市场前景广阔。

Description

一种Ag2X薄膜的制备方法
技术领域
本发明属于材料化学技术领域，涉及一种Ag2X薄膜的制备方法，其中X为硒或碲。
背景技术
硒化银和碲化银都是重要的半导体材料，分别在406K和418K发生相变。高温相的硒化银和碲化银显示快离子导体性质；低于相变温度时，硒化银和碲化银为窄禁带半导体，有较高的载流子迁移率和较低的热导率。当成分偏离化学计量比时硒化银和碲化银都会显示距磁阻效应。硒化银和碲化银在快离子导体，非线性光学器件、光电二次电池，多功能离子选择电极，热电器件、相变存储器件、磁场探测器等领域有广阔的应用前景。
硒化银和碲化银薄膜通常采用真空蒸镀、激光闪蒸、磁控溅射等物理方法制备，这些方法采用昂贵的镀膜设备，成本较高；电化学方法沉积硒化银和碲化银薄膜成本相对较低，但缺点在于必须使用导电基片，适用范围较窄。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种环保的、简便可行的方法，合成硒化银和碲化银薄膜。
本发明采用的技术方案是：以碱性水溶液作为溶剂，以成本低廉的硝酸银和硒化物或亚硒酸盐作为反应物，在常压、室温至70℃合成硒化银薄膜。以碱性水溶液作为溶剂，以硝酸银和碲化物或亚碲酸盐作为反应物，在常压、室温至70℃合成碲化银薄膜。
一种Ag2X薄膜的制备方法，其中X为硒(Se)或碲(Te)，包括步骤：
(1)配料：将硝酸银和硒或碲的化合物加入盛有溶剂的烧杯中，再加入碱和络合剂，搅拌使其充分溶解，然后加入还原剂，充分溶解后停止搅拌，放入基片用于沉积Ag2X薄膜；
(2)恒温反应；
(3)洗涤；
(4)干燥。
所述的硝酸银和硒或碲的化合物按照原子比Ag∶X＝2∶1的量加入。
所述的含硒的化合物选自二氧化硒、亚硒酸钠或亚硒酸钾。
所述的含碲的化合物选自二氧化碲、亚碲酸钠或亚碲酸钾。
所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铷之一；碱浓度在0.1-0.5mol/L之间。
所述的络合剂选自巯基乙酸或巯基丙酸；加入络合剂的摩尔量是反应体系中Ag原子摩尔量的2～5倍。
所述的还原剂为硼氢化钾或硼氢化钠；加入还原剂的摩尔量是反应体系中Ag原子摩尔量的6～16倍。
所述的洗涤是在反应达到设定时间后，用去离子水和无水乙醇冲洗薄膜2-3次。
所述的恒温反应在室温至70℃之间。
所述的恒温反应的时间为12-24小时。
所述的薄膜可在多种基片上沉积，如：玻璃、氧化铝、金属、硅片和聚合物等。
所述的基片为玻璃、氧化铝、硅片、铁片、铜片、钛片、金片、银片、铂片、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚酰亚胺或聚碳酸酯基片。所述的保温设备为能控温的水浴锅或油浴锅。
所述的薄膜干燥方法采用自然风干。
本发明的优点在于：
本发明原料便宜易得，工艺简单，反应过程中不使用有机溶剂，有利于环保，容易实现规模化生产。所得产物可广泛应用于快离子导体，非线性光学器件、光电二次电池，多功能离子选择电极，热电器件、磁场探测器等。
附图说明
图1为采用本发明(a)室温，(b)50℃和(c)70℃合成硒化银薄膜的X-射线衍射图谱。
图2为采用本发明(a)室温，(b)50℃和(c)70℃合成碲化银薄膜的X-射线衍射图谱。
图3a为室温下合成硒化银薄膜的场发射扫描电镜图片。
图3b为50℃时合成硒化银薄膜的场发射扫描电镜图片。
图3c为70℃时合成硒化银薄膜的场发射扫描电镜图片。
图4a为室温下合成碲化银薄膜的场发射扫描电镜图片。
图4b为50℃时合成碲化银薄膜的场发射扫描电镜图片。
图4c为70℃时合成碲化银薄膜的场发射扫描电镜图片。
具体实施方式
实施例1
室温合成硒化银薄膜
(1)配料：在烧杯中加入100ml去离子水，放入搅拌磁子搅拌；称取0.340g硝酸银和0.111g二氧化硒加入烧杯中；称取1.4g KOH加入烧杯中，持续搅拌，直到溶液变为透明澄清；称取0.424g巯基丙酸加入烧杯中，持续搅拌；称取0.648g KBH4缓慢加入烧杯中，加入过程中持续搅拌；待所加全部KBH4溶解后，取出搅拌磁子，加入去离子水至200ml；放入玻璃基片，倾斜与烧杯底成30°角；
(2)恒温反应：用保鲜膜封住烧杯口防止灰尘进入，室温下静置24小时；
(3)洗涤：将所得薄膜用去离子水和无水乙醇冲洗；
(4)干燥：将洗涤后的薄膜自然风干。
实施例2
50℃水浴合成硒化银薄膜
(1)配料：在烧杯中加入100ml去离子水，放入搅拌磁子搅拌，称取0.340g硝酸银和0.15g亚硒酸钠加入烧杯中，再称取2.8g KOH加入烧杯中，持续搅拌，直到溶液变为透明澄清；然后称取0.636g巯基丙酸加入烧杯中，持续搅拌；最后称取1.296g KBH4缓慢加入烧杯中，加入过程中持续搅拌。；待所加全部KBH4溶解后，取出搅拌磁子，加入去离子水至200ml；放入玻璃基片，倾斜与烧杯底成30°角；
(2)恒温反应：用保鲜膜封住烧杯口防止灰尘进入，放入50℃恒温水浴静置12小时。
(3)洗涤：将所得薄膜用去离子水和无水乙醇冲洗。
(4)干燥：将洗涤后的薄膜自然风干。
实施例3
70℃水浴合成硒化银薄膜
(1)配料：在烧杯中加入100ml去离子水，放入搅拌磁子搅拌；称取0.340g硝酸银和0.166g亚硒酸钾加入烧杯中；称取5.6g KOH加入烧杯中，持续搅拌，直到溶液变为透明澄清；称取1.06g巯基丙酸加入烧杯中，持续搅拌；称取1.728g KBH4缓慢加入烧杯中，加入过程中持续搅拌；待所加全部KBH4溶解后，取出搅拌磁子，加入去离子水至200ml；放入玻璃基片，倾斜与烧杯底成30°角；
(2)恒温反应：用保鲜膜封住烧杯口防止灰尘进入，放入70℃恒温水浴下静置12小时；
(3)洗涤：将所得薄膜用去离子水和无水乙醇冲洗；
(4)干燥：将洗涤后的薄膜自然风干。
实施例4
室温合成碲化银薄膜
(1)配料：在烧杯中加入100ml去离子水，放入搅拌磁子搅拌；称取0.340g硝酸银和0.159g二氧化碲加入烧杯中；称取1g NaOH加入烧杯中，持续搅拌，直到溶液变为透明澄清；称取0.368g巯基乙酸加入烧杯中，持续搅拌；称取0.456gNaBH4缓慢加入烧杯中，加入过程中持续搅拌；待所加全部NaBH4溶解后，取出搅拌磁子，加入去离子水至200ml；放入硅片，倾斜与烧杯底成30°角；
(2)恒温反应：用保鲜膜封住烧杯口防止灰尘进入，室温下静置24小时；
(3)洗涤：将所得薄膜用去离子水和无水乙醇冲洗；
(4)干燥：将洗涤后的薄膜自然风干。
实施例5
50℃水浴合成碲化银薄膜
(1)配料：在烧杯中加入100ml去离子水，放入搅拌磁子搅拌；称取0.340g硝酸银和0.199g亚碲酸钠加入烧杯中；称取2g NaOH加入烧杯中，持续搅拌，直到溶液变为透明澄清；称取0.552g巯基乙酸加入烧杯中，持续搅拌；称取0.912gNaBH4缓慢加入烧杯中，加入过程中持续搅拌；待所加全部NaBH4溶解后，取出搅拌磁子，加入去离子水至200ml；放入硅片，倾斜与烧杯底成30°角；
(2)恒温反应：用保鲜膜封住烧杯口防止灰尘进入，放入50℃恒温水浴静置12小时；
(3)洗涤：将所得薄膜用去离子水和无水乙醇冲洗；
(4)干燥：将洗涤后的薄膜自然风干。
实施例6
70℃水浴合成碲化银薄膜
(1)配料：在烧杯中加入100ml去离子水，放入搅拌磁子搅拌；称取0.340g硝酸银和0.215g亚碲酸钾加入烧杯中；称取4g NaOH加入烧杯中，持续搅拌，直到溶液变为透明澄清；称取0.92g巯基乙酸加入烧杯中，持续搅拌；称取1.216g NaBH4缓慢加入烧杯中，加入过程中持续搅拌；待所加全部NaBH4溶解后，取出搅拌磁子，加入去离子水至200ml；放入硅片，倾斜与烧杯底成30°角；
(2)恒温反应：用保鲜膜封住烧杯口防止灰尘进入，放入70℃恒温水浴静置12小时；
(3)洗涤：将所得薄膜用去离子水和无水乙醇冲洗；
(4)干燥：将洗涤后的薄膜自然风干。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种Ag2X薄膜的制备方法，其中X为硒或碲，其特征在于：包括步骤：
(1)配料：将硝酸银和硒或碲的化合物加入盛有溶剂的烧杯中，再加入碱和络合剂，搅拌使其充分溶解，然后加入还原剂，充分溶解后停止搅拌，放入基片用于沉积Ag2X薄膜；
(2)恒温反应；
(3)洗涤；
(4)干燥。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的硝酸银和硒或碲的化合物按照原子比Ag∶X＝2∶1的量加入。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的含硒的化合物选自二氧化硒、亚硒酸钠或亚硒酸钾；所述的含碲的化合物选自二氧化碲、亚碲酸钠或亚碲酸钾。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的洗涤是在反应达到设定时间后，用去离子水和无水乙醇冲洗薄膜2-3次。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铷之一；碱浓度在0.1-0.5mol/L之间。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的络合剂选自巯基乙酸或巯基丙酸；加入络合剂的摩尔量是反应体系中Ag原子摩尔量的2～5倍。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的还原剂为硼氢化钾或硼氢化钠；加入还原剂的摩尔量是反应体系中Ag原子摩尔量的6～16倍。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的恒温反应在室温至70℃之间；所述的恒温反应的时间为12-24小时。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的基片为玻璃、氧化铝、硅片、铁片、铜片、钛片、金片、银片、铂片、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚酰亚胺或聚碳酸酯；所述的基片大小与所用烧杯匹配，倾斜放入烧杯，与烧杯底成20-70°角。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的保温设备为能控温的水浴锅或油浴锅；所述的薄膜干燥方法采用自然风干。
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