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硫化鍺具有獨(dú)特的光學(xué)和電子變速性能，以及其高穩(wěn)定性、儲量豐富、環(huán)境友好、低毒等性能,更為重要的是其禁帶寬度小，硫化鍺薄膜具有吸收單電子的多態(tài)激子的潛力，有望應(yīng)用于新型光電探測器件。由于鍺和硫的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)均具有較大差距，同時，又由于在硫和鍺的反應(yīng)過程中易生成硫化鍺及其他鍺的化合物，而想將其應(yīng)用于器件，比較好的辦法是將其制備成薄膜，迄今為止，還沒有有效地能大面積制備一硫化鍺薄膜的方法報道。
雖然硅與鍺同屬于一個主族元素，但鍺易與硫生成硫化鍺和二硫化鍺，而硅則不與硫直接反應(yīng)生成硫化物。鍺的硫化物特別是硫化鍺的升華揮發(fā)溫度較低，約800-1000℃，因此只要將高硅鍺原料中的鍺暴露出來，不被包裹，并有充分的元素硫與之結(jié)合，800℃左右就能反應(yīng)生成硫化鍺升華揮發(fā)出來。隨著溫度升高，硫化鍺與硫接觸生成二硫化鍺，這時的二硫化鍺沒有升華特性，但在1000℃左右仍然能大量揮發(fā)出來。再提高溫度，對硫化鍺的揮發(fā)意義不大，反而會使二氧化硅熔融，產(chǎn)生包裹現(xiàn)象，降低硫化鍺的揮發(fā)率。
二氧化鍺是微波輻射的透過體，不吸收微波輻射，但硫化鈉，硫單質(zhì)及反應(yīng)生成的硫化鍺，硫化鍺是高吸收微波輻射的物質(zhì)，因此當(dāng)采用微波輻射進(jìn)行硫化揮發(fā)時，只有其中的硫化物選擇性吸收微波輻射，產(chǎn)生瞬間高溫，使鍺與硫反應(yīng)生成硫化鍺，而硫化鍺繼續(xù)吸收微波輻射，達(dá)到升華和揮發(fā)的溫度，微波輻射透射性很強(qiáng)，而且均勻，硫化鍺的揮發(fā)效率高，也不會產(chǎn)生過高的局部高溫，所得的主要是硫化鍺，利于后續(xù)工序處理，較之煙化爐，回轉(zhuǎn)窯的間接加熱方式和通過介質(zhì)進(jìn)行熱傳導(dǎo)優(yōu)越。用煙化爐或回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行硫化揮發(fā)，由于是以燃料燃燒提供熱量，不可避免地產(chǎn)生部分硫化鍺的氧化，因此得到的是硫化鍺與氧化鍺的混合物。
日前，美國科學(xué)家最新設(shè)計(jì)了一種微型電池，這種微小粉紅色納米結(jié)構(gòu)可以徹底顛覆傳統(tǒng)電池設(shè)計(jì)，以獨(dú)特的表面結(jié)構(gòu)存儲能量。這種“納米花”是由硫化鍺（一種半導(dǎo)體材料）制成，其花卉外形以更小的空間具有更多的表面結(jié)構(gòu)來存儲能量，這將成為理想的能量存儲應(yīng)用，例如智能手機(jī)電池。
一種一硫化鍺薄膜制備方法，步驟如下:
1)稱取20mg的硫化鍺粉末放入30mL的乙醇溶液中，使用超聲波清洗機(jī)超聲震蕩15min，加入聚苯乙烯，形成紫黑的懸濁液。
2)將懸濁液平均倒入兩只離心管中，放入離心機(jī)中離心7min，離心機(jī)的轉(zhuǎn)速為2000r/min，離心后取上層清液于50mL的燒杯中。
3)稱取10mg的碘粉加入離心得到的上層清液中，再次超聲震蕩10min，使碘粉顆粒充分分散在乙醇中。
4)將需要沉積硫化鍺薄膜的ITO基片連接直流穩(wěn)壓電源的負(fù)極，將金屬鉑片連接直流穩(wěn)壓電源的正極，然后將金屬鉑片與ITO基片保持平行并浸沒在硫化鍺粉末與碘的懸濁液中，二者間距1cm左右，如1.1cm。
5)打開直流穩(wěn)壓電源，調(diào)節(jié)電壓為30V，施加在ITO基片與金屬鉑片之間，注意正負(fù)極不要接反，并開始計(jì)時5min。
沉積開始以后，可以在直流穩(wěn)壓電源的顯示器上看到有電流示數(shù)產(chǎn)生，這說明有硫化鍺顆粒正在ITO基片上沉積。計(jì)時結(jié)束后將ITO基片從懸濁液中取出來，然后在電熱鼓風(fēng)干燥箱中烘干，去除薄膜表面的碘雜質(zhì)，從而得到純凈的硫化鍺薄膜。
(1)將質(zhì)量比為2:1的碳酸鈣和純度水平為99.5％的單質(zhì)鈣的混合物和質(zhì)量比為4:3:3的純度水平為99.9％的鍺粉、二氧化鍺、一氧化鍺的混合物以摩爾比為1:1的量裝載到石英管中，在真空封管機(jī)上排出至毫托壓力，在真空下利用氫氧焰炬密封，在1000℃下退火20小時，冷卻至室溫后，將反應(yīng)產(chǎn)物在20w％的HCl溶液中攪拌5天，溫度控制在-20℃，得到產(chǎn)物后，依次用超純水，甲醇洗滌，干燥得到純化的鍺多層石墨烯類似物GeH。
(2)將上述產(chǎn)物GeH和純度水平為99.5％的硫粉以1:5的摩爾比添加到石英管中，利用真空封管機(jī)，在真空下密封，然后在800℃下退火8小時，冷卻至室溫后，依次用二硫化碳和超純水洗滌，干燥，得到層狀硫化鍺。
[1]徐鍵, 夏海平, 張約品, 章踐立, & 王金浩. (2004). 不同先驅(qū)體溶膠-凝膠法制備的硫化鍺玻璃薄膜. 硅酸鹽學(xué)報, 32(8), 1029-1032.
[2] 顧少軒, 馬志軍, 潘瑞琨, 陶海征, & 趙修建. (2008). 脈沖激光沉積硫化鍺-硫化稼-硫化鎘非晶薄膜的結(jié)構(gòu)和性能. 硅酸鹽學(xué)報(12), 1725-1729.
[3] Shaoxuan, Haiping, Haizheng, ZHAO, & Xiujian. (2005). Properties and microstructure of ges2-ga2 s3- cds glasses. 武漢理工大學(xué)學(xué)報：材料科學(xué)英文版, 20(4), 120-122.