大阪大学：新型Bi2S3基光响应器件处理方法

粉末样品不溶于水，因此使用湿法进行器件制造是不可能的。图片来源：日本大阪大学

目前，开发适用于光电子器件的材料是一个非常热门的研究领域。光电转换元件材料的探索必须与每种材料的最佳成膜工艺并行进行。而仅探索一种材料就可能需要几年的时间。到目前为止，已经存在了平衡电子特性和材料形态的折中方案。大阪大学的研究人员开发了一种两步法，这种方法产出的材料除了具有优异的光敏电阻性能外，还能够生产出具有良好形貌特性的材料。他们的研究结果发表在“Physical Chemistry Letters”《物理化学快报》上。

硫化铋Bi2S3属于金属硫族化合物，由于其光学和电子性能而显示出巨大的应用前景。然而Bi2S3基光响应器件的性能取决于用于处理膜的方法，报道的许多方法都受到低结晶度的阻碍。即使获得高结晶度，晶粒的性质也可能对性能产生负面影响，因此需要具有低表面粗糙度和大晶粒尺寸的薄膜。

“我们用独特的方法搜索了超过200种材料，这种超高速筛选法即使在只有粉末可用时也可以评估性能。”该研究作者Akinori Saeki说：“我们发现硫化铋比传统的无机太阳能电池材料便宜，毒性小，且可以以不损害其优异光电性能的方式进行加工。”

该技术在两个处理步骤中产生2D层状膜，溶液旋涂后结晶。所得薄膜的光响应性能比用其它方法制备的薄膜提高了6-100倍。由于铋和硫的无毒和丰富的性质，这些发现有望影响包括太阳能电池在内的商业光电器件的发展。

“我们展示了一种不影响材料性能的简便处理技术。”主要作者Ryosuke Nishikubo说：“我们认为，可进行溶液处理的铋基半导体是商业上可获得的无机太阳能电池的可行替代品，并显示出广阔的未来应用前景。它们无毒的特性也使它们与其他替代光电材料（如卤化铅钙钛矿）不同。”