技术领域 本发明涉及新型半导体材料系列Hg2Q2X2(Q＝S，Se，Te；X＝Cl，Br，I)。 背景技术 半导体不仅在计算机和通信方面发挥着越来越大的作用，而且在现代能源技 术(如，直流输电，太阳能电池，等等)中也起着巨大的、无法替代的作用。 半导体在直流输电中主要用于长距离大功率输电，它具有显著的优点：输送 同样功率时，它的造价低，交流需要三根线，直流只要两根线，线路杆的结构 比交流电的简单；输电过程中功率损耗小，没有电容、电感形成的阻抗，只有 电阻损耗；对电磁波的干扰小；不受相位同步的限制；等等。由于上述优点， 直流输电获得了越来越广泛的应用。如，我国葛洲坝电站向华东和广东输电就 采用了直流50万伏的输电，长江三峡也采用直流输电。 人们早在1873年就发现了硒的光敏现象并用硒做出太阳能电池，经光照可 以产生电流，这个结果使人们感到用太阳能直接发电是十分诱人的。但经过多 年的研究，人们发现这种方式发电的光电转换效率不超过1％。为提高太阳能直 接发电的光电转换效率，人们做出不懈的努力。到了1954年，光电转换效率提 高到了10％。1958年3月，美国的Vanguard-1号卫星第一次装上太阳能电池， 并连续运行8年。在以后发射的人造天体上，几乎都装设太阳能电池。太阳能 电池重量轻、使用寿命长、不需燃料供给，在宇宙开发中赢得了它的无竞争对 手的牢固地位。太阳能电池本身也获得很大的发展，研究开发工作主要围绕着 提高电池光电转换效率和克服因辐照造成的光电性能的衰退方面。 现在，除已有的硅单晶太阳能电池外，人们还研究开发了多晶硅、硫化镉、 碲化镉、砷化镓、硒铟铜等太阳能电池。但直到目前太阳能电池仍然未得到普 遍应用，一方面是由于它的光电转换效率还有待进一步提高，另一方面是由于 它的发电成本太高。为此，开发具有高的光电转换效率和低的发电成本的可用 于太阳能电池的半导体材料仍然是很有意义的。 为充分利用太阳能，提高光电较换效率，带隙宽度为1.35eV的化合物是最佳 选择。以下两种化合物的光电较换效率较高：CuInSe2(CIS)的光电较换效率为 17％，它的带隙宽度为1.04eV；CdTe(II-VI)的光电较换效率为15.8％，它的带 隙宽度为1.50eV。我们的工作是通过研究新的组成和结构的化合物，为研究这 类光电转换材料提供新的思路，以合成带隙宽度接近1.35eV的化合物。 近一段时期以来，对半导体材料的研究进展很快，人们合成了很多半导体材 料，这些半导体材料具有各不相同的带隙宽度。 发明内容 本发明的目的是要找到一种带隙宽度具有较大的可“剪裁”性的半导体材料。 为此，需要选择合适的元素来合成一类新的化合物半导体。 我们选择了VIA族元素Te，VIIA族元素Br和IIB族的Hg，用固相反应法， 合成出新型半导体材料化合物Hg2Te2Br2。由于周期表中同一族元素具有相类似 的性质，因此，可选择S或Se元素替代Te，Cl或I替代Br元素，按反应式中 各反应物的摩尔比准确称取相应质量的反应物，在一定温度范围下反应一段时 间，可以得到异质同晶的系列化合物Hg2Q2X2(Q＝S，Se，Te；X＝Cl，Br，I)，如 Hg2Se2Br2，Hg2Te2Cl2，Hg2S2Br2等。同时由于同族元素的差异，使得该系列半 导体材料的带隙宽度存在差异，因此，通过调整材料的组份可以得到不同带隙 宽度的半导体材料以满足不同应用领域的需求。 新型半导体材料化合物Hg2Te2Br2(Q＝S，Se，Te；X＝Cl，Br，I)具有如下优点： 此化合物的制备简单易行，反应过程不引入杂质，只要使用足够纯的试剂，就 无须提纯；可以在相对温和的条件下制备，无须复杂的设备；可以直接获得单 晶体，无须进一步生长单晶。 具体实施方式 实施实例1，关于半导体材料化合物Hg2Te2Br2的合成和单晶体生长 半导体材料化合物Hg2Te2Br2的合成和单晶体生长是采用固相反应法同时完 成的。反应式为： HgBr2+Te→Hg2Te2Br2 所用化学试剂及生产厂家为： HgBr2 May & Baker(England) 纯度≥99.95％ Te粉 四川半导体材料厂 纯度≥99.999％ 三种试剂的投料量为： HgBr2 1mmol 0.3600g Te粉 0.5mmol 0.0640g 先按反应式中各反应物的摩尔比准确称取相应质量的反应物，放入研钵中研 磨均匀，然后将研磨好的混合物压片，装入玻璃管内。将玻璃管抽真空然后用火 焰封闭玻璃管。把封好的玻璃管放入马福炉，用温度控制仪控制温度，由室温 6h内升温至200℃，在200℃恒温24小时，再6h内升温至300℃，在300℃恒温 144小时，再33h内降温至100℃，再5h内降至35℃，然后关掉电源。从马福炉 中取出玻璃管，打开，可得到黄色块状晶体(产率＞80％)，最大可达1.5mm×1.4 mm×1.2mm。 经单晶结构测定，化合物Hg2Te2Br2的空间群为P4(3)2(1)2(No92)。单胞参数 为a＝b＝10.2388(4)，c＝14.4799，α＝β＝γ＝90°，Z＝8，单胞体积V＝ 1518.0(3)3。紫外-可见光谱测试表明，化合物Hg2Te2Br2的禁带宽度约为 1.97eV。