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目前关于I2-II-IV-VI4族纳米晶的文献报道已有很多,本实验通过掺杂手段制备出了纯相的五元Cu2Zn(Sn1-x Gex)S4(CZTGS)纳米晶,以此来研究五元纳米晶的光电性质。当前对纳米晶不同组分的研究文献主要针对于它们的光学性质和通过取代某种元素实现带隙线性可调,与此同时不同组分的闪锌矿晶体的电学性质很少被提及。本文在制备五元Cu2Zn(Sn1-x Gex)S4(CZTGS)纳米晶的实验中,通过改变阴离子源分别制备出纤锌矿和闪锌矿两种晶型的纳米晶,目的在于对比这两种矿型结构对纳米晶电学性能的影响。实验中制备纳米晶的手段是热注入法。在完成纳米晶的制备以后,将分散好的纳米晶溶液直接沉积在镀钼玻璃片上制成薄膜样品,并通过高温烧结去除配体油胺的影响,然后测试其电学性质。在比较两种矿型结构薄膜样品后,可以发现,所有的电学性质,包括光电流、暗电流以及两者的比值,纤锌矿结构纳米晶均高于闪锌矿结构纳米晶。可以推测纤锌矿结构的优势不仅仅局限于所有的Cu2Zn(Sn1-x Gex)S4半导体,甚至可以延伸到整个I2-II-IV-VI4体系中,这对今后研究I2-II-IV-VI4族材料的光电应用提供了借鉴意义。当光线入射到由贵金属构成的纳米颗粒上时,如果入射光子频率与贵金属纳米颗粒或金属岛传导电子的整体振动频率相匹配时,纳米颗粒或金属岛会对光子能量产生很强的吸收作用,就会发生局域表面等离子体共振(LSPR:Localized Surface Plasmon Resonance))现象。许多半导体类纳米晶,例如二元的铜硫族化合物Cux Sy,WO3-&,AZO,铟锡氧化物(ITO)和锑化镉Ge Te,这些纳米晶由于其内部自由载流子的振动可以产生LSPR现象。其中,二元铜硫族化合物,亦即Cu2-x S,Cu2-x Se,Cu2-x S1-yey,Cu2-x Te等在近红外区域更是出现了相对较强的LSPR,都源自类似于P型掺杂的Cu空缺所引起。除氧化还原反应以外,可调谐的LSPR还可以通过改变纳米晶大小,化学计量比,形貌,晶型结构甚至是配体来实现。近来,Rosental等人发现Cux In S2量子点也有LSPR现象,推测是由于量子点内在结晶空位缺陷所导致。在Cu-Sn-S体系内,Su等人用离子层沉积成功制备出Cu2Sn S3,Cu5Sn2S7和Cu3Sn S4薄膜并探测到了NIR的吸收峰。然而,目前为止关于这种吸收的原因一直没有恰当的解释。本文通过实验论证了正交晶系Cu3Sn S4的NIR吸收是由于LSPR的关系,并且据目前所掌握的信息来看,这还是Cu-Sn-S体系内第一次讨论这种现象。实验中通过调节纳米晶Cu/Sn的计量比来改变其内部的空穴载流子浓度,可以推测当Cu/Sn的计量比从<3转变为>3时,会生成更多的Cu Sn缺陷,这些缺陷不利于LSPR的形成,这也就解释了实验现象中纳米晶LSPR的轻微红移以及峰强变弱。值得注意的是,在Cu3Sn S4纳米晶中,更高的载流子浓度对产生相对更强的NIR吸收起到了决定性的作用。除此之外,Cu2Sn S3纳米晶也被发现有LSPR现象,而四元的Cu2Zn Sn S4纳米晶几乎观察不到LSPR的存在。为此,实验对这三种纳米晶吸收现象的差异性进行了研究,可以观察到这三种纳米晶的LSPR也出现轻微红移以及峰强变弱现象,为此引用了Drude Model来估算其内部自由载流子浓度,计算表明Cu3Sn S4和Cu2Sn S3纳米晶的载流子浓度远高于CZTS纳米晶,后者的载流子浓度不足以形成LSPR现象。