碘化铋的应用与薄膜制备

介绍

碘化铋又被称为三碘化铋，化学式为BiI3。外观通常为灰黑色的结晶性粉末。应储存在干燥、阴凉的地方，避免与水分接触。它在水中的溶解度较低，但可以溶于一些有机溶剂，如二甲基亚砜（DMSO）和二甲基甲酰胺（DMF）。此外，它是一种半导体材料，具有光电化学活性。

图一 碘化铋

应用

碘化铋是一种典型的二维半导体材料，由于其较大的质量密度和原子序数，已被用于X射线检测、γ射线检测和压力传感器等领域。由于BiI3的高吸收系数且不含有毒元素，最近作为一种薄膜太阳能电池的吸收层和光探测器材料，再次引起人们的关注。通过BiI3薄膜与甲胺等反应可以得到Bi基钙钛矿薄膜材料，由于Bi基钙钛矿中的Bi3+表现出与传统Pb基钙钛矿中的Pb2+类似的电子结构，其成为无毒、稳定、低成本和高效的太阳能电池吸收层的替代材料，成为研究的热点。BiI3作为二维材料，在可见光范围内表现出强烈的激子跃迁，与其他二维材料可形成垂直异质结构，从而改善其光伏性能。

薄膜制备

碘化铋薄膜的制备采用VTD工艺，装置通过双温区管式炉(OTF-1200X)改装而来，如图二所示。在该装置中，两个石英舟分别装有0.2 g BiI3高纯粉末(纯度为99.99%)置于VTD的两个加热区中心，将载玻片基底垂直放置于石墨载体上，距离第一个石英舟为14～16 cm。之后将管式炉封闭抽真空至3 Pa, 以15 ℃/min的速率加热至相应的温度并保持3 min, 生长结束后，打开管式炉盖并快速冷却至室温取出样品。反应过程为：(1)蒸发，BiI3(s)和Bi(g)+1/3I2(g);(2)在温度梯度作用下，气态Bi(g)及I2(g)进行输运；(3)沉积，Bi(g)+1/3I2(g)和BiI3(s),BiI3薄膜在基底沉积[1]。

图二 碘化铋薄膜的制备工艺

参考文献

[1]袁文宾,钟敏.气相输运沉积制备c轴择优取向的碘化铋薄膜[J].人工晶体学报,2022,51(04):637-642.