中科院化学所在“半导体异质结构”材料方面取得重要研究进展

  半个多世纪以来，具有异质结结构的半导体器件已经给人们的生活带来了革命性的变化。发展纳米材料的合成技术，制备具有纳米尺寸的“半导体－半导体异质结构”材料不仅是合成化学所面临的挑战，同时也是发展新型功能纳米材料的一个重要途径。

    在国家自然科学基金委、科技部以及中科院的资助下，化学所胶体、界面与化学热力学院重点实验室高明远课题组在具有特殊结构和形貌的纳米材料的合成发面开展了系列研究工作，曾先后报道了具有核壳结构的CdTe纳米线（Langmuir, 2005, 21, 4205-4210），超长CdTe纳米管（Angew. Chem. Int. Ed., 2006, 45, 6462–6466，VIP论文）及具有异质结构的SiO2/Fe3O4磁性微球（Advanced Materials, in press）的制备与性质研究。

    最近，该课题组在系统研究工作基础上，与国家纳米中心的唐智勇教授及北京交通大学光电子技术研究所联合报道了纳米尺寸的Cu2S-In2S3异质结构材料的制备与形貌控制机理研究（J. Am. Chem. Soc., 2008, 130, 13152-13161）。他们证明了导体硫化铜纳米颗粒可以催化硫化铟纳米晶体的生长，形成具有“半导体－半导体异质结构”的纳米材料，而类似的催化作用之前只在金属类纳米颗粒中被观察发现。他们的研究还表明在硫化铟纳米材料的形成过程中，由铜、铟前体化合物与反应介质十二硫醇的相互作用所导致的凝胶化现象可直接影响纳米材料的晶体生长动力学。据此，通过对凝胶化过程的控制，他们成功地实现了具有异质结构的火柴形及泪滴形的Cu2S-In2S3纳米材料以及铅笔形In2S3纳米材料的制备。

    实际上，纳米材料的液相合成一般都离不开表面配体的参与，而表面配体分子发挥作用的前提是可以与纳米材料中的金属离子形成足够强的配位作用，以硫醇类的表面配体为例，大量的实验工作都证明它们可以同金属离子形成复杂的络合物（Angew. Chem. Int. Ed., 2006, 45, 6462–6466; Chem. Mater., 2004, 16, 3853- 3859），而在有机介质中，这种络合作用往往可以导致体系的凝胶化。因此，利用表面配体与金属离子的配位作用所导致的凝胶化对纳米材料的生长，及得到的纳米材料的结构与形貌进行控制具有重要的普适意义，而且必将成为纳米材料合成研究中一个值得关注的重要发展方向。