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环保型ZnS层状材料及纳米材料研究进展 　　摘要：指出了ZnS是一种具有优异性能的环保型材料，根据固相形态不同，分为层状材料和纳米粉末材料并分别进行论述，进而按作用不同进行分类并做相应评述，这对认清ZnS的作用、研究热点，及为未来应用拓展和不同领域技术上相互借鉴，具有相应的参考作用。 　　关键词：ZnS；层状材料；纳米材料；研究 　　1引言 　　ZnS是一种宽禁带、直接带隙的I-VI族化合物材料，具有环保无毒的典型优点。通常情况下，ZnS为闪锌矿结构，随着温度的增加，闪锌矿ZnS约在1020℃转变为纤锌矿结构，同时其禁带宽度也跟着发生改变，如从3.72eV转变到3.7eV.[1]。在应用方面，ZnS由于具有优异的光电性质，因而应用领域很广，如通过各种掺杂和处理手段，目前基于ZnS的产品已能覆盖可见光区域的各个波段，同时，ZnS在蓝光区域内的发光二极管和激光光致发光方面有很大的应用价值.[2，3]。另外，由于ZnS具有高光透过率、稳定的化学性质、耐高温、热冲击及易制成大尺寸材料方面的优点，因而在高端应用领域如火箭、人造卫星、宇宙飞船、高功率红外激光器等领域也具有非常重要的价值。 　　正基于ZnS如此广泛的应用潜力，世界各地对ZnS的研究掀起一股研究热潮，但另一方面，目前对ZnS的研究也存在研究热点发散，及由此导致了对ZnS的作用机制理解存在一定的混淆，如常将半导体材料ZnS的掺杂和发光型ZnS的掺杂作为同一问题进行研究，因而对研究者造成一定的困惑。为此，对ZnS的研究领域作相应划分显然具有重要现实意义。考虑到ZnS的性能与其固相形态较紧密相关，如同样掺Mn的纳米粒子ZnS与薄膜型ZnS的荧光性能即有所区别，为此，本文首先根据ZnS薄膜、纳米粒子分开阐述，在论述的过程中，根据ZnS在器件中的不同作用进一步对之进行分类，从而为研究者初步展示ZnS的研究领域构成，进而对ZnS各领域的技术研究起区分作用，在基础上，不同领域间的技术就可进一步相互借鉴，而不再是相互混淆，因而具有一定的意义。 　　2薄膜型ZnS的研究现状与进展 　　ZnS薄膜可分为单晶薄膜和多晶薄膜两种结构，单晶ZnS薄膜由于制备条件苛刻，且生长尺寸过小，在现实中少有涉及。多晶ZnS薄膜因具有优异的光电性质及机械性能，因而目前对之研究较多，应用较广。另一方面，ZnS薄膜在整个器件中，可能单一发挥某一功能作用，或与其它膜层共同发挥作用，因而根据其结构形态及与其它膜层的关系，本文进一步将之划分为单层薄膜和多层薄膜两种，并分别进行阐述。 　　2.1ZnS的单层薄膜 　　ZnS单层薄膜根据其所发挥功能的主次地位（主要或辅助）的不同，ZnS单层薄膜可进一步分为功能层和辅助层两种。其中，前者主要包括ZnS薄膜发光材料和透明电极两种，后者主要是作为各种器件的缓冲层等。 　　2.1.1功能层ZnS薄膜的研究 　　ZnS是直接带隙半导体，因而发光效率较高，在实际应用中，通过引入不同的金属离子或稀土材料的杂质，可获得频率、强度各异的发光材料。目前对ZnS薄膜的发光性能研究较多，通过引入不同杂质，以ZnS为基材的薄膜材料基本上实现对整个可见光的各个波段的覆盖，如当ZnS掺入Mn离子时，薄膜可发黄光，引入Ag离子，则发黄绿光，引入Cu离子，则发黄绿光，除此之外，制备方法、衬底表面形貌的不同及薄膜沉积后处理退火等均对结果具有重要的影响。目前对ZnS的发光研究文献较多.[4]，此处不予赘述。 　　除发光性能外，ZnS薄膜还具有高光透过率的特点，同时由于它化学性质稳定，因而也被引入透明电极的研究。如K Nagamani.[5]通过CBD方法制备含Al杂质的ZnS薄膜，使得在光透过率变化不大的情况下，一定程度上提高了ZnS导电性，这对透明电极的应用上有一定的意义。Yu.[6]等人通过在ZnS膜层中引入Ag层，从而制备光透过率达92.1%、方块电阻达10 Ω/sq的透明电极，性能较传统的单层ITO玻璃优异。另外Hyunsu通过引入ZnS及WO.3层，也制备出一种新透明电极，不但使光透过率增加，还使得载流子的注入得以增强，且实现对OLED现实达到理想的弯曲度，这对推动OLED的应用具有重要作用.[7]。 　　2.1.2辅助层ZnS薄膜的研究 　　ZnS薄膜除了可在器件实现某方面主要功能外，一定情况下，它还可作为性能优异的辅助层或缓冲层，从而提高器件（尤其是有机半导体器件）的性能。如Zhang.[8]等通过高频磁控溅射制备方法ZnS薄膜作为有机发光器件（OLED）的空穴缓冲层，结果使典型结构的OLEDs（ITO/TPD/Alq/LiF/Al）的发光性能得到大幅改善，如ZnS缓冲层厚度为5 nm时，器件的亮度增加了2倍多，在大幅度提高了OLED器件发光效率的同时，也改善了器件的稳定性。T Nakada.[9]