硒化铜纳米晶的最近研究进展
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田贵 敏 ， 程永 光 ， 牛金 钟
（ 河南工程 学院 理 学 院 ， 河南 郑州 ４ ５ １ １ ９ １ ）
摘 要： 介 绍 了一 种 新 兴 的 太 阳 能 电 池 活性 材 料 —— 硒 化 铜 纳 米 晶 及 其 最 近 的研 究进 展 ， 对硒 化铜 纳米晶的合成 方法、
结构 和 性 质 做 了详 细的 介 绍 ， 并 对硒 化 铜 纳 米 晶 以后 的发 展 进 行 了探 讨 与 展 望 ．
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２—１ ２—１ ０ 基金项 目： 河 南省教育厅 自然科 学研究项 目（ １ ２ Ａ ４ ３ ０ ０ ０ ３ ）
作者简介 ： 田贵敏（ １ ９ ８ ０一 ） ， 女， 河南濮阳人 ， 助理 实 验 师， 主要从事纳米晶的制备及性质研 究
ห้องสมุดไป่ตู้ １期
第２ ５卷 第 １期
２ ０ １ ３年 ３月
河 南工程学院学报（自然科 学版）
Ｊ ＯＵＲ ＮＡＬ ＯＦ ＨＥ ＮＡＮ Ｉ ＮＳ Ｔ Ｉ Ｔ ＵＴ Ｅ Ｏ Ｆ ＥＮＧ Ｉ ＮＥ Ｅ ＲＩ ＮＧ
Ｖｏ １ ． ２５， Ｎｏ ．１ Ｍａ ｒ ． ２ ０１ ３
硒 化 铜 纳 米 晶 的 最 近 研 究 进 展
选择 ¨ 驯 ． 现在 的太 阳能 电池材料 中 ， ｃ ｄ Ｔ ｅ的应 用 比较多 ， 但 是 由于 ｃ ｄ元 素 固有 的毒性 限制 了 Ｃ ｄ Ｔ ｅ 太 阳 能 电池 的大规模 应用 ， 所 以当前人 们致 力于 寻找无 毒且 环境 友好 、 成本 低 的活性 材 料． 这种 材料 的带 隙应 该 在１ ｅ Ｖ左右 ， 以利 于更好 地 吸收太 阳光 ． 硒 化铜 材料 由于其 带 隙适合 于吸收 太 阳光且元 素毒性 小 ， 近年来 成 为 了人们 研究 的一个 重点 ．
晶以后 ， 硒化铜纳米晶具有尺寸依赖的可调带隙． 另外 ， 从溶液 中制备硒化铜纳米晶， 也更加适合大规模的实
际应 用 ， 所 以最 近几 年人们对 硒 化铜纳 米 晶的研究 已经 逐步 开展起来 ．
１ 合成 方法
由于同属于硫族元素化合物， 所以一般认为对硒化铜纳米晶的合成应该类似于对硫化铜纳米 晶的合成
成 硒化 亚铜 （ Ｃ ｕ Ｓ ｅ ） ． 一般来 说 ， 实验形 成 的硒化 铜 并不 具 有 固定 的化学 计 量 比， 常常 写 为 Ｃ ｕ ： 一 ｓ ｅ的形式 ．
另外 ， 硒 化铜 产物 的 晶型也与 反应条 件有 关 ， 硒 化铜 的晶 型有 立方 硒 铜 矿 （ ｃ ｕ ｓ ｅ ， Ｃ ｕ 一 ｓ ｅ） 、 四方相 的红硒 铜矿（ ｃ ｕ Ｓ ｅ ） 以及 六方 硒铜 矿 （ Ｃ ｕ Ｓ ｅ ， Ｃ ｕ Ｓ ｅ ） 等， 常 见 的主要是 立方 晶系 的 ｃ ｕ ｓ ｅ和 ｃ ｕ ｈｓ ｅ． 虽 然硒 化铜有 各种各 样 的原子 配 比及 晶型 ， 但是 在各 种硒化 铜 中 ， 由于普 遍存 在 的晶格 中的铜 原子空位
导 致铜 离子形 成受 主能 级 ， 所 以硒化 铜具 有 Ｐ型 导 电特 性 ． 硒 化铜 可 以和 Ｎ型 导 电半 导体一 起形 成 Ｐ Ｎ结 太
阳 能 电池结 构 ． 作为 Ｐ型 导 电半 导体 ， 硒化 铜具 有一个 大小 为 ２ ． ２ ｅ Ｖ的直 接带 隙和一个 大小 在 １ ． ０～１ ． ４ ｅ Ｖ 的 间接带 隙 ， 此 带隙适 合 吸收太 阳光 ， 所 以硒 化铜 被认 为是 一种 很 好 的太 阳能 电池 材料 ． 把 硒化 铜 做 成纳 米
硒化 铜 ， 是 硒 与铜形 成 的化 合物 ． 在实 验 中 ， 人们 发现硒 化铜 里面 的硒 与铜可 以具有 多种 比例 ， 而且这个 比例是 实验 条件可 以控 制的 ． 一般来 说 ， 如 果参 与反应 的硒 的前 驱体足 够多 ， 活性 足够强 ， 那 么最终形 成 的硒 化 铜化合 物 中 ， 硒 的 比例 就会 大一些 ， 会形 成 硒 化二 价铜 （ Ｃ ｕ Ｓ ｅ ） ． 而 如果 硒 前 驱体 的活性 比较低 ， 则 易 于形
广、 发光范 围窄 、 发射强度高 的特性 ， 主要在生物检测和发光 Ｌ Ｅ Ｄ方面有很好的应用【 Ｈ ｊ ． 近来 ， 随着能源危
机 的加重 ， 对太 阳能 电池 的研 究成 为热 点 ， 而 各种各 样 的太 阳能 电池 活性 材料 的研究 也成 为人们感 兴趣 的领 域． 半 导体 纳米 晶 由于其高 吸收 系数 ， 带 隙 随尺 寸 可调 （ 可 以很方 便 地调 节 其带 隙 ， 使 得 纳米 晶 的吸 收范 围 与太 阳光谱 更好 地重 合 ， 从 而可 以吸 收更多 的太 阳光 ） 以及 辐射 稳 定性 ， 成 为下 一代 太 阳能 电池 材料 很好 的
关键词 ： 硒 化铜 ； 纳 米晶； 合成 ； 性 质
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｑ １ ３ １ ． ２ １
文 献标 志码 ： Ａ
文章编号 ： １ ６ ７ ４— ３ ３ ０ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） ０ １ — ０ ０ ４ ２— ０ ５
自从 Ｂ ｒ ｕ ｓ 在２ ０世 纪八 十年代 介绍 了半 导体纳 米 晶 的量 子 限域 效应 以来 ¨ Ｊ ， 对 半 导体 纳米 晶的研 究 已 逐 渐成 为科 研 领域 的一 个 热 点． 对 半导 体 纳 米 晶 的研 究 起 先 主要 集 中在 Ｉ Ｉ —Ｖ Ｉ 半 导体 ， 例如 Ｃ ｄ Ｓ ｅ ， Ｚ ｎ Ｓ ｅ ， Ｚ ｎ Ｓ ， Ｃ ｄ Ｓ等 一 ． 半导体 纳米 晶的带 隙决 定 于它 的尺寸 ， 所 以半导体 纳米 晶 的荧 光颜 色 随着尺 寸 的改 变而 改 变． 例如 Ｃ ｄ Ｓ ｅ纳米 晶 ， 其发 光颜 色可 以从 蓝到 红 ， 覆 盖整个 可 见光 区域 ． 无 机半 导体 纳 米 晶 由于其 吸 收范 围
（ 河南工程 学院 理 学 院 ， 河南 郑州 ４ ５ １ １ ９ １ ）
摘 要： 介 绍 了一 种 新 兴 的 太 阳 能 电 池 活性 材 料 —— 硒 化 铜 纳 米 晶 及 其 最 近 的研 究进 展 ， 对硒 化铜 纳米晶的合成 方法、
结构 和 性 质 做 了详 细的 介 绍 ， 并 对硒 化 铜 纳 米 晶 以后 的发 展 进 行 了探 讨 与 展 望 ．
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２—１ ２—１ ０ 基金项 目： 河 南省教育厅 自然科 学研究项 目（ １ ２ Ａ ４ ３ ０ ０ ０ ３ ）
作者简介 ： 田贵敏（ １ ９ ８ ０一 ） ， 女， 河南濮阳人 ， 助理 实 验 师， 主要从事纳米晶的制备及性质研 究
ห้องสมุดไป่ตู้ １期
第２ ５卷 第 １期
２ ０ １ ３年 ３月
河 南工程学院学报（自然科 学版）
Ｊ ＯＵＲ ＮＡＬ ＯＦ ＨＥ ＮＡＮ Ｉ ＮＳ Ｔ Ｉ Ｔ ＵＴ Ｅ Ｏ Ｆ ＥＮＧ Ｉ ＮＥ Ｅ ＲＩ ＮＧ
Ｖｏ １ ． ２５， Ｎｏ ．１ Ｍａ ｒ ． ２ ０１ ３
硒 化 铜 纳 米 晶 的 最 近 研 究 进 展
选择 ¨ 驯 ． 现在 的太 阳能 电池材料 中 ， ｃ ｄ Ｔ ｅ的应 用 比较多 ， 但 是 由于 ｃ ｄ元 素 固有 的毒性 限制 了 Ｃ ｄ Ｔ ｅ 太 阳 能 电池 的大规模 应用 ， 所 以当前人 们致 力于 寻找无 毒且 环境 友好 、 成本 低 的活性 材 料． 这种 材料 的带 隙应 该 在１ ｅ Ｖ左右 ， 以利 于更好 地 吸收太 阳光 ． 硒 化铜 材料 由于其 带 隙适合 于吸收 太 阳光且元 素毒性 小 ， 近年来 成 为 了人们 研究 的一个 重点 ．
晶以后 ， 硒化铜纳米晶具有尺寸依赖的可调带隙． 另外 ， 从溶液 中制备硒化铜纳米晶， 也更加适合大规模的实
际应 用 ， 所 以最 近几 年人们对 硒 化铜纳 米 晶的研究 已经 逐步 开展起来 ．
１ 合成 方法
由于同属于硫族元素化合物， 所以一般认为对硒化铜纳米晶的合成应该类似于对硫化铜纳米 晶的合成
成 硒化 亚铜 （ Ｃ ｕ Ｓ ｅ ） ． 一般来 说 ， 实验形 成 的硒化 铜 并不 具 有 固定 的化学 计 量 比， 常常 写 为 Ｃ ｕ ： 一 ｓ ｅ的形式 ．
另外 ， 硒 化铜 产物 的 晶型也与 反应条 件有 关 ， 硒 化铜 的晶 型有 立方 硒 铜 矿 （ ｃ ｕ ｓ ｅ ， Ｃ ｕ 一 ｓ ｅ） 、 四方相 的红硒 铜矿（ ｃ ｕ Ｓ ｅ ） 以及 六方 硒铜 矿 （ Ｃ ｕ Ｓ ｅ ， Ｃ ｕ Ｓ ｅ ） 等， 常 见 的主要是 立方 晶系 的 ｃ ｕ ｓ ｅ和 ｃ ｕ ｈｓ ｅ． 虽 然硒 化铜有 各种各 样 的原子 配 比及 晶型 ， 但是 在各 种硒化 铜 中 ， 由于普 遍存 在 的晶格 中的铜 原子空位
导 致铜 离子形 成受 主能 级 ， 所 以硒化 铜具 有 Ｐ型 导 电特 性 ． 硒 化铜 可 以和 Ｎ型 导 电半 导体一 起形 成 Ｐ Ｎ结 太
阳 能 电池结 构 ． 作为 Ｐ型 导 电半 导体 ， 硒化 铜具 有一个 大小 为 ２ ． ２ ｅ Ｖ的直 接带 隙和一个 大小 在 １ ． ０～１ ． ４ ｅ Ｖ 的 间接带 隙 ， 此 带隙适 合 吸收太 阳光 ， 所 以硒 化铜 被认 为是 一种 很 好 的太 阳能 电池 材料 ． 把 硒化 铜 做 成纳 米
硒化 铜 ， 是 硒 与铜形 成 的化 合物 ． 在实 验 中 ， 人们 发现硒 化铜 里面 的硒 与铜可 以具有 多种 比例 ， 而且这个 比例是 实验 条件可 以控 制的 ． 一般来 说 ， 如 果参 与反应 的硒 的前 驱体足 够多 ， 活性 足够强 ， 那 么最终形 成 的硒 化 铜化合 物 中 ， 硒 的 比例 就会 大一些 ， 会形 成 硒 化二 价铜 （ Ｃ ｕ Ｓ ｅ ） ． 而 如果 硒 前 驱体 的活性 比较低 ， 则 易 于形
广、 发光范 围窄 、 发射强度高 的特性 ， 主要在生物检测和发光 Ｌ Ｅ Ｄ方面有很好的应用【 Ｈ ｊ ． 近来 ， 随着能源危
机 的加重 ， 对太 阳能 电池 的研 究成 为热 点 ， 而 各种各 样 的太 阳能 电池 活性 材料 的研究 也成 为人们感 兴趣 的领 域． 半 导体 纳米 晶 由于其高 吸收 系数 ， 带 隙 随尺 寸 可调 （ 可 以很方 便 地调 节 其带 隙 ， 使 得 纳米 晶 的吸 收范 围 与太 阳光谱 更好 地重 合 ， 从 而可 以吸 收更多 的太 阳光 ） 以及 辐射 稳 定性 ， 成 为下 一代 太 阳能 电池 材料 很好 的
关键词 ： 硒 化铜 ； 纳 米晶； 合成 ； 性 质
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｑ １ ３ １ ． ２ １
文 献标 志码 ： Ａ
文章编号 ： １ ６ ７ ４— ３ ３ ０ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） ０ １ — ０ ０ ４ ２— ０ ５
自从 Ｂ ｒ ｕ ｓ 在２ ０世 纪八 十年代 介绍 了半 导体纳 米 晶 的量 子 限域 效应 以来 ¨ Ｊ ， 对 半 导体 纳米 晶的研 究 已 逐 渐成 为科 研 领域 的一 个 热 点． 对 半导 体 纳 米 晶 的研 究 起 先 主要 集 中在 Ｉ Ｉ —Ｖ Ｉ 半 导体 ， 例如 Ｃ ｄ Ｓ ｅ ， Ｚ ｎ Ｓ ｅ ， Ｚ ｎ Ｓ ， Ｃ ｄ Ｓ等 一 ． 半导体 纳米 晶的带 隙决 定 于它 的尺寸 ， 所 以半导体 纳米 晶 的荧 光颜 色 随着尺 寸 的改 变而 改 变． 例如 Ｃ ｄ Ｓ ｅ纳米 晶 ， 其发 光颜 色可 以从 蓝到 红 ， 覆 盖整个 可 见光 区域 ． 无 机半 导体 纳 米 晶 由于其 吸 收范 围