硫系化合物半导体是指含有一种硫系元素的各种化合物半导体。主要包括Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体以及硫属非晶态半导体。　　 Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体如CdS、CdTe、CdSe等是直接带隙半导体，其能隙覆盖了整个可见光范围，是一种重要的光敏材料。进入纳米尺度，伴随着量子尺寸效应，随着粒径的减小，Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体纳米材料的吸收波长与荧光发射向更高的能级移动，而量子尺寸效应带来的能级改变、能隙变宽使半导体纳米微粒产生光学非线性响应，也使半导体纳米微粒氧化还原能力增强，并具有更优异的光电催化活性。Ⅱ-Ⅵ族半导体量子点在发光器件、光电器件和非线性光学器件等方面广泛的潜在应用，因而成为研究得最早最广泛的半导体纳米材料之一。　　 但纳米晶大的比表面积决定了它们的不稳定性，随着材料粒径减小，表面能增加，颗粒也越容易团聚，掩盖了许多优良的性质。如果将尺寸相同的纳米晶进行高密度二维排列或三维网络堆积，则纳米材料的性质就可以很好的表现出来，进而实现纳米晶在功能器件中的有效应用，突出纳米晶在器件应用方面的优势。　　 另一方面，我们研究了作为相变存储器存储介质的硫属非晶态半导体化合物薄膜，在这里称为相变薄膜。相变薄膜在非晶态时具有较高的电阻，晶态时呈现明显的低阻态，二种状态电阻率的比最高可达106；相变薄膜具有较快的结晶速率；同时，当Ge1Sb2Te4进入纳米尺度，较低的能量即可使之发生相变。这些性质是Ge1Sb2Te4成为相变存储器的存储介质的主要原因。　　 本文主要研究了以下几种纳米尺度的硫系化合物半导体材料：　　 1、本文在室温下利用双功能分子在Si衬底表面组装了CdTe纳米晶粒，CdTe纳米晶粒是采用胶体化学方法，在溶液中合成的，紫外-可见光吸收谱(ABS)和光致荧光谱(PL)显示CdTe纳米晶粒具有良好的单分散性；原子力显微镜图像证实，Ⅱ-Ⅵ族纳米晶粒已经自组装到了Si衬底表面，并且表面比较平整，纳米晶粒分布均匀。利用组装在Si衬底上的单层CdTe纳米晶体作为掩模，用反应离子刻蚀法，得到了纳米Si阵列。利用此种方法，只要改变CdTe纳米晶的尺寸，即可控制Si纳米阵列的尺度。Si纳米阵列由于其独特的性质，在硅基光电与显示器件中具有广泛的应用前景。　　 2、本文采用纳米球刻蚀(nanosphere lithography)技术，以自组装的聚苯乙烯纳米小球(polystyrene，PS小球)的单层膜为掩模，制备出二维有序的CdS纳米阵列。利用扫描电子显微镜(SEM)对样品结构进行了表征，用紫外-可见分光光度计对样品光学性质进行了分析。结果表明：制备的二维CdS纳米阵列是高度有序的，且与作为掩模的纳米小球的原始尺寸及排布结构一致；禁带宽度为2.60eV，相对于体材料的2.42eV，向短波长蓝移了0.18eV，表现出CdS材料在纳米结构点阵中的量子尺寸效应；CdS纳米阵列在长波段透光性较好，短波段透光性几乎为零，表现出良好的光透选择性。 　　 3、本文研究了作为相变存储器存储介质的硫属非晶态半导体化合物：Ge1Sb2Te4。用超高真空磁控溅射制备了Ge1Sb2Te4的纳米薄膜，测量了不同温度退火的样品的X射线衍射(XRD)，用真空变温测量电阻系统测量了Ge1Sb2Te4薄膜电阻率随温度的变化，及Ge1Sb2Te4薄膜电阻率随时间的变化。结果表明：随着退火温度的升高，Ge1Sb2Te4薄膜将发生相变，当温度在150℃附近时，薄膜由非晶态向面心立方(FCC)结构转变，当温度在200℃附近时，薄膜由面心立方结构向六方(HEX)结构转变，非晶态与晶态的电阻率之差高达6个数量级；并比较了薄膜在不同温度下的孕育时间。同时，用前文提到的纳米球刻蚀法，以PS小球为掩膜，用等离子刻蚀工艺，制备了相变材料的二维纳米有序阵列，有望实现电极的小型化制备。