II-VI族化合物半导体理论研究进展

孙燕，刘苏，王月影

(云南师范大学化学化工学院，云南 昆明 650500)



II-VI族化合物半导体理论研究进展

孙燕，刘苏，王月影

(云南师范大学化学化工学院，云南 昆明 650500)

II-VI族化合物半导体在发光材料、太阳电池、热红外探测、光电导探测器、薄膜场致发光显示器、光电子器和生物医学方面等方面具有广泛的应用。本文简单介绍了II-VI族化合物半导体的概念、结构特点、制备方法、研究进展等方面进行了阐述，并对它的发展前景做出了展望。

II-VI族；制备；半导体

II-VI族化合物半导体是元素周期表中II-B族元素Zn，Cd，Hg和VI-A族元素S，Se，Te结合生成的新的半导体化合物，有ZnS，ZnSe，ZnTe，CdS，CdSe，CdTe，HgS，HgSe，HgTe 9种化合物，不过也有人将II-A族元素和VI-A族元素组成的化合物称为II-VI族化合物。II-VI族化合物半导体在激光、红外、固体发光方面做出了巨大贡献[1]。

1　II-VI族化合物半导体的作用

II-VI族化合物半导体中ZnSe，CdTe，ZnTe和HgSe为闪锌矿晶体结构，而ZnS，CdS，HgS，CdSe为闪锌矿晶体结构和铅锌矿晶体结构。由于禁带比较宽，所以是直接跃迁型，因而在太阳能电池、场致发光器件、微光调节器、y射线探测器等方面取得了巨大的成功[2]。

2　II-VI族化合物半导体的研究意义

太阳能电池是让光能转换成电能的装置，利用II-VI族化合物半导体制成催化剂，通过太阳能电池这个装置，从而利用好再生的太阳能[3]。薄膜场致发光显示器利用ZnS作场致发光材料，加入铜、锰、铅等元素在ZnS粉体，再添加氯、钼，然后烧结而成。硫化锌场致发光片制作的图形可以使广告牌画面叠加闪动，还可以制作隐形壁画，在紫光灯照射下富有很强的立体感。硫化锌制成的光晶体材料具有极强的透明度，从可见光到红外线的范围内都可以应用，所以即使在烟雾中，还可以让人们清楚地进行观察，并且硫化锌材料制作的闪烁器测量某些射线的表面污染情况[4]。硫化镉在光敏电阻器、光电池等应用较多，硒化镉在当代主要用于制作光敏电阻器。

3　II-VI族半导体制备方法

II-VI族纳米材料的制备方法有很多，按反应环境可分液相法、气相法和固相法；按性质可分为来物理方法和化学方法，物理方法主要有气体冷凝法，分子束外延法，机械球磨法等，化学方法一般有气相沉淀法，溶胶-凝胶法，水热法/溶剂热法等。

3.1液相法所需设备简单，原材料常见，所以是最常用的一种方法。液相法制备过程中往往伴随有化学反应产生，所以液相法是在化学溶液中又分为水热法、溶剂热法、化学沉淀法、溶胶凝胶法。化学沉淀法是简便的一种方法，通过加入不同的化学试剂和沉淀剂在溶液里混合，即可得到前躯体沉淀物，烘干后就可得到产物。在反应过程中还可通过控制PH值、温度和时间，得到非常好的形貌和厚度。水热法通常为难溶的物质，由于溶液存在温差形成对流，从而析出晶体的，当在一定温度下，加入试剂，来控制纳米材料的形貌。由于难以控制，所以一般不常见。溶剂热合成法的优点是水被有机溶剂代替，在合成过程中可以有效地防止产物水解或者氧化，形成非常好看的晶体材料。电化学沉积法是氧化还原的过程，优点是常温、操作简单、成本低廉，但所需的PH值较高。

3.2气相法是原材料本身就是气相或者通过物理变化后变为气相，根据气相转变和反应过程的不同，可分成激光烧蚀法、热蒸发法、化学气相沉积法、分子束外延法、原子层沉积法、喷雾热分解法等。热气相沉积法是产物在高温下汽化，到达基底和贵金属反应生成纳米结构：原子层沉积法是逐层沉积的方法，这种方法比较常见；真空蒸镀法在工业上应用较多，产物化学性质稳定，延展性好。

3.3气体冷凝法是将产物在蒸汽室变为雾相，然后通入惰性气体与之相撞后，等到凝聚后，就可形成纳米颗粒聚集，气体冷凝法的特点是控制蒸发速率、加入所需的惰性气体，能形成较好的形貌。溅射法必须有阳极和阴极，电流通过时就能产生氩离子，再与阴极撞击，就能形成超微粒子，就会附着阴极面上沉积下来，粒子的形貌和电压、电流有关，此方法容易操作。球磨法需要采用微小颗粒粉碎设备，球磨法的优点是产量大、流程简单等优点，但杂质较多。

4　总结与展望

II-VI族化合物半导体在周期表中两者之间距离比III-V的远，电负性差值较III-V大，离子键成分比III-V的大，所以具有很高的蒸气压和非常高的熔点，导致了II-VI族化合物单晶制备较困难，这也是需要攻克的难题之一[5]。由于II-VI族化合物半导体独特的结构，也使得在目前的光电导探测器、光电器件应用广泛，也为将来的医学、生物学等方面做出了巨大贡献。

[1]傅英,徐文兰,陆卫.半导体量子电子和光电子器件[J].物理学进展,2001,21(3):255-277．

[2]谢海燕,庞代文.Ⅱ-Ⅵ型量子点制备及其在生物检测中应用研究进展.分析化学,2004.32(8):l099-l103.

[3]Sun Y.M.,et al.Inverted Polymer Solar Cells Integrated with a Low-Temperature-Annealed Sol-Gel-Derived ZnO Film as an Electron Transport Layer[J].Adv.Mater.2011,23,1679-1683.

[4]Jiang X.X.,et al.Template-free synthesis of vertically aligned CdS nanorods and its application in hybrid solar cells[J].Sol.Energy Mater.Sol.Cells 2010,94,338-344.

[5]李臣阳.Ⅱ-Ⅵ族量子点的溶剂热合成及性能研究[D].北京:北京化工大学,2009.

孙燕(1993—)，女，汉族，云南曲靖人，硕士，云南师范大学，无机化学专业，研究方向：无机功能材料。

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1671-1602(2016)18-0016-01