本研究通过简单的气-固硫化反应对ITO玻璃上涂覆的铜颗粒膜进行硫化反应,得到了大面积的自生长刺球状结构的半导体Cu2S纳米阵列.采用SEM,TEM,EDS、XRD,以及UV-vis等方法对反应生长的半导体Cu2S纳米线阵列的微观结构及光吸收性能进行了系统研究.实验结果表明,合成的Cu2S为刺球状纳米线阵列,纳米刺球的直径分布在50～100μm之间;刺球上的纳米线为单斜晶系的Cu2S单晶,晶体生长方向为[-102];纳米线的平均直径为100nm,长度分布在20～50μm之间.合成的刺球状纳米线阵列具有良好的光吸收性能,反应20小时样品在可见光波长范围内(400～800nm)平均光吸收率达到了93％;反应30小时样品在可见光波长范围内(400～800nm)平均光吸收率达到了92％.同时两种刺球状纳米线阵列结构对于大的光线入射角仍然保持很高的光吸收性能,对光线入射角的变化不敏感.当入射光角度从0°增加到60°时,光吸收率仅下降3％,明显优于文献已报道的规则排列纳米线阵列的光吸收性能.本项研究合成方法简单,工艺可控,成本低,可以采用更广的基体材料.合成的纳米结构具有优良的综合光吸收性能,在光电领域有很好的应用潜力.
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