近期，中科院合肥物質科學研究院固體物理研究所研究人員成功實現了一系列多元硫屬化合物納米晶的物相與能帶調控，材料展現出良好的電催化、熱電、介電及近紅外吸收性能。

多元硫屬化合物在光伏、熱電、電催化、光熱、非線性光學、光存儲等領域有著重要應用，是近年來的研究熱點。特別是銅鋅錫硫（Cu2ZnSnS4，即CZTS）等材料由于組成元素儲量豐富、無毒，因而在太陽電池、光探測器、熱電轉換等領域展現出非常優異的性能。然而，多元硫屬化合物經常伴隨出現二元或者三元的雜相，影響材料性能。在納米晶尺寸可調控的基礎上，抑制雜相的生成并最終控制材料物相的單一性在合成方法上是極大的挑戰。更為重要的是，多元硫屬化合物在光伏、電催化等不同領域應用時需滿足能帶寬度和能帶位置可以在一定范圍內調控，這在材料設計上是一個挑戰性的科學問題。

固體所葉長輝研究員領導的課題組成員采用熱注入法，通過控制反應動力學過程，獲得了尺寸均一、物相單一的銀鉍硫（AgBiS2）與銅銻硫（Cu3SbS3）納米晶。所合成材料具有獨特的介電與近紅外吸收等性能。相關結果發表在英國皇家化學會的《晶體工程通訊》(CrystEngComm 15, 7644, 2013和CrystEngComm DOI:10.1039/C3CE41861H)上。

進一步，通過元素可控摻雜，研究人員獲得了從銅鋅錫硫（CZTS）到銅鋅錫硒（CZTSe）的全組分純相納米晶，并通過實驗系統標定了銅鋅錫硫硒（CZTSSe）的能帶位置，為其在高效太陽電池（如彩虹電池）和催化體系中的應用打下了基礎。相關結果發表在自然出版集團的《科學報告》（Scientific Reports 3, 2733, 2013）上，并申請了三項國家發明專利（201210124738.X、201210156367.3、201210294934.1）。

上述研究得到了國家重大科學研究計劃、國家自然科學基金和中科院“百人計劃”項目的資助。

多元硫屬化合物納米晶以及CZTSSe能帶調控譜圖