硫化亞錫
硫化亞錫(SnS)是一種IV-VI族半導體化合物,晶體結構為層狀正交晶系(空間群Pnma),晶格常數a=4.33?、b=11.19?、c=3.98?,帶隙能1.07-1.5eV(可調諧)。其化學性質表現為:空氣中300℃開始氧化生成SnO?(增重率0.8mg/cm2·h),與鹽酸反應生成H?S(釋放速率2.1L/mol·min),在堿性溶液中形成[SnS?]2?配合物(溶解平衡常數Ksp=110?
硫化亞錫(SnS)是一種IV-VI族半導體化合物,晶體結構為層狀正交晶系(空間群Pnma),晶格常數a=4.33?、b=11.19?、c=3.98?,帶隙能1.07-1.5eV(可調諧)。其化學性質表現為:空氣中300℃開始氧化生成SnO?(增重率0.8mg/cm2·h),與鹽酸反應生成H?S(釋放速率2.1L/mol·min),在堿性溶液中形成[SnS?]2?配合物(溶解平衡常數Ksp=1×10?2?)。分子層內Sn-S鍵長為2.68?(共價鍵占比62%),層間通過范德華力結合(間距3.05?),這種結構使其具有顯著的各向異性(載流子遷移率沿ab面比c軸高40倍)。工業級粉末純度≥99.9%,粒徑D50=5μm,比表面積8-12m2/g,電阻率10-100Ω·cm。
該材料的核心優勢在于其環境友好性與光電特性。作為光伏吸收層,其光吸收系數達10?cm?1(優于硅材料3個數量級),且具備雙極性導電特性(電子和空穴遷移率分別為90cm2/V·s和40cm2/V·s)。相較于其他硫屬化物,其獨特價值體現在:組成元素無毒(LD50>5000mg/kg),使器件制造過程比CdTe電池減少90%重金屬污染;相變溫度882℃(比SnSe低200℃),利于低溫溶液法制備柔性器件(彎曲半徑<2mm時效率保持率95%);缺陷容忍度高(Cu?ZnSnS?中Sn空位形成能0.8eV),可實現12.4%的太陽電池轉換效率。新興應用中,其二維薄片作為鈉離子電池負極,體積膨脹率僅4.8%(比石墨負極低10倍),循環1000次容量保持率達91%。這種兼具可持續性與功能可調性的特點,使其成為綠色能源和柔性電子領域的關鍵材料。
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