CuInSe2 그리고 CuInS2와 같은 I-III-VI2 족 삼원계 화합물은 매우 흥미로운 광특성 때문에 광전기변환 장치로의 응용에 대해 많이 연구되어왔다. Cu/In 비율에 의존하여 Cu/In < 1 이면 n-type을 그리고Cu/In > 1 이면 p-typ의 반도체 특성을 나타낸다. CuInS2는 1.5 eV의 디렉트 밴드갭을 가지며 이것은 태양광의 흡수 스펙트럼과 가깝다. 또한 흡수 계수는 105 cm-1로 CdTe보다 약 10 배정도 높은 값을 나타낸다. 더욱이 CuInS2는 CuInSe2보다 독성이 적은 것으로 알려졌다.
Messe 등은 CuInS2의 이론적인 에너지 변환 효율이 30%임을 보고하였고 이것은 광전기변환 장치에 적용되기에 매우 유용한 특성이다. CuInS2는 주로 고체-고체 광전기변환 셀에 사용된다. (예, Mo/CuInS2/CdSe/ZnO dir 10%의 변환 효율을 나타냄) 일반적으로 이러한 타입의 장치는 실험실 수준에서 최대 약 20%의 효율을 낼 수 있다. 원자층 화학기상 증착법으로 제조된 p-type CuInS2는 SnO2:F/TiO2/Al2O3/In2S3/CuInS2/Au 3D 나노복합 태양전지를 만드는데 사용되어왔고, 4%의 에너지 변환 효율을 나타내었다. 이것은 이제까지 보고된 가장 우수한 무기물 3D 태양전지의 성능보다 2배 가량 높은 성능지수이다. 이 셀에서 Al2O3와 In2S3는 각각 터널 배리어와 버퍼 층으로 사용된다.
CuInS2는 또한 산화-환원제를 포함하는 용액과 접촉하는 반도체로 광전기화학장치에도 사용될 수 있다. 그러한 장치의 한가지 장점은 반도체와 전해질 접합을 쉽게 형성할 수 있다는 것이다. 더욱이 반도체 물질과의 접합부에서 다른 표준 전위를 가지는 산화-환원제와 다른 전자 이동 동역학을 이용할 수도 있다. 이를 통해 다양한 광전압과 광전류를 만들어낼 수 있다. n-type CuInS2를 사용하는 이러한 셀 구조 안에서는 I-/I3- 산화-환원제를 포함하는 HCl 수용액을 사용하여 약 9.7%의 효율을 얻을 수 있었다. 이러한 결과들은 n-type 반도체 특성이 나타나는 CuInS2의 상태도에서 In이 많은 영역을 고려하는 연구가 많이 진행되게 하는 기폭제가 되었다.
CuInS2를 제조하는 몇 가지 합성법들이 보고되었으며, 이들 중 대부분은 p-type CuInS2를 만드는 방법들이다. 몇몇 콜로이드 방법들이 triphenyl phosphite (S 원료물질로 hexamethyldisilathiane)를 사용하여 n-type CuInS2를 만드는 방법으로 보고되었다. 그러나 CuInS2와 같은 삼원계 물질을 합성하는데 있어서 한가지 어려운 점은 조성비를 정확히 조절하는 것이다. 이것은 다양한 결정상이 이 물질에 대해 보고되어 있다는 사실과 관련된다. 예로써 chalcopyrite (CH), spharelite, Zinc-blend, 구리-금(CuAu)그리고 구리-백금(CuPt) 등의 상이 존재한다. 이러한 방법들이 자세한 광특성, 전기화학적인 특성 구조적인 특성을 보고할 지라도 그것들이 어떤 기구에 의해 만들어지는 지에 대한 보고는 거의 없다. 왜 어떤 방법들은 n-type (In 과다)을 만들고, 어떤 방법들은 p-type (Cu 과다)을 만드는지에 대한 통찰은 콜로이드 합성 방법을 개발하는데 유용할 것이다.
캐나다의 Mario Morin 연구팀은 Czekelius가 n-type CuInS2를 합성하는데 사용한 방법을 이용하여CuInS2 입자의 성장 기구를 Chemistry of materilas를 통해 발표하였다.
그 입자들의 화학적 물리적 특성들은 우선 벌크 CuInS2와 CuInS2의 표면에 대하여 보고되고, 전기화학적 임피던스 분광학 측정이 수행된 후, 이 반도체 입자들로 만들어진 필름의 전기적 특성 (반도체 타입, flat band potential, 다수 캐리어 밀도)을 밝히는데 분석될 것이다. 이를 통하여 CuInS2/전해질의에너지 준위 다이어그램을 만들 수 있고, 이것은 광전기화학장치를 개발하는데 매우 도움이 될 것이다. 마지막으로 이 연구의 주된 목적은 CuInS2입자의 형성 기구를 밝히는 것이다. 이러한 질문에 답히기 위해, CuInS2 입자 합성 후 라만 분광학 측정이 수행되었고, 이러한 측정들로부터 입자성장기구가 제안되었다.
라만 분광학 측정을 통해 chalcopyrite와 Cu-Au상의 2가지 서로 다른 결정상이 존재함이 밝혀졌으며, 입자의 열처리 온도를 올리면 chalcopyrite가 더 잘 형성되는 것으로 나타났다. XPS, DES, ICP-AES 분석을 통하여 표면의 인듐 양이 중심부의 인듐 양보다 많은 것으로 나타났다. 커패시턴스 측정을 위해 비수용성 용매에 두 가지 유기 산화-환원제 (5-mercapto-1-methylterazolate(T-)/di-5-(1-methyltetrazole) disulfide(T2)와 5-trifluoromethyl-2-mercapto-1,3,4-thiadiazolate (G-)/5,5`-bis(2-trifluoromethyl-1,3,4-thiadiazole) disulfide (G2)가 사용되었다. 페르미 준위는-3.95 eV와 -3.64 eV였고, 다수 캐리어 밀도는 4.1×1018 그리고 1.8 ×1018이었다. CuInS2/전해질의 에너지 준위 다이어그램에 기반하여 G-/G2 산화-환원제가 보다 효율적인 장치를 만드는데 유용할 것으로 예상된다. 실시간 라만 분광학 측정을 통해 hexamethyldisilathiane과 Cu의 반응성이 In보다 빠른 것으로 나타났고 이것은 CuInS2의 표면이 In 과다인 이유와 n-type특성을 나타내는 이유를 설명해 준다.
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