立方相FeS2具有合适的禁带宽度、光吸收系数、足够的载流子扩散长度、而且组成元素无毒、元素储量又十分丰富，是一种理想的低成本环境友好型光电转换材料。它在低成本薄膜太阳能电池、光电转换器件、光电探测器等领域显示了巨大的应用前景，引起了研究者们的广泛关注。但至目前为止，合成的FeS2薄膜的光电转换性能及电学性质仍远远低于其理论值。究其原因，一是制备FeS2的过程中容易生成其它相的铁硫化合物，如FeS、Fe3S4、 Fe1-xS、marcasite相FeS2等杂质相;二是FeS2在空气中表面容易发生分解生成FeS和S等。因此，基于FeS2吸收层的太阳能电池的光电转化效率不足3％，远小于基于CdTe、CIGS、CZTS等吸收层的太阳能电池。目前认为FeS2材料在薄膜太阳能电池中应用的关键问题之一是合成空气中稳定的纯立方相FeS2材料。　　本文致力于制备空气中稳定的、纯立方相FeS2微纳晶体材料和高质量的FeS2薄膜，并且系统阐述了FeS2微纳晶体的生长过程和其中的基本原理等问题。主要研究内容如下:　　一、溶剂诱导制备多种形貌空气中稳定的纯立方相FeS2纳米材料　　首先，利用溶剂诱导FeS2纳米颗粒定向聚集，生成不同形貌的FeS2纳米光电材料，如类球形FeS2纳米颗粒，FeS2纳米立方体，及FeS2纳米晶组装的微米球等，并且利用球差矫正电镜清晰地表征了FeS2纳米颗粒定向聚集的生长过程。研究发现溶剂1-辛胺和1-辛醇在定向聚集生长过程和控制产物最终形貌上起着至关重要的作用。　　然后，利用拉曼光谱系统研究了类球形FeS2纳米颗粒、FeS2纳米立方体，及FeS2纳米晶组装的微米球在空气中的稳定性，研究发现1-辛胺、1-辛醇混合溶剂和纯的1-辛醇为反应溶剂时得到的类球形FeS2纳米颗粒和FeS2纳米晶组装的微米球在空气中具有优秀的稳定性。相反，FeS2纳米立方体暴露在空气中其表面发生氧化变质。利用1-辛醇进行溶剂交换可以得到空气中稳定的FeS2纳米立方体，为FeS2纳米材料能够更好地应用于薄膜太阳能电池提供了必要条件。　　二、三维定向聚集生长单晶FeS2微米球及其生长机理的研究　　首先，采用溶剂热法制备了纯立方相的单晶FeS2微米球，并且利用聚焦离子束(FIB)制备了高分辨透射电子显微镜(HRTEM)的电镜样品，表征了FeS2微米球的单晶本质。　　然后，综合利用TEM、SEM、SAED等表征分析方法研究单晶FeS2微米球的生长过程，研究表明，单晶FeS2微米球是通过定向聚集生长机制形成的，这是一种不同于奥斯特瓦尔德熟化现象的另一种重要的晶体生长机制。研究分析得到单晶FeS2微米球的定向聚集生长过程主要分为五个阶段:(1)形成Fe-S纳米线配合物;(2) Fe-S纳米线配合物分解断裂并且形成原始FeS2小纳米颗粒;(3)原始FeS2纳米颗粒定向聚集形成FeS2纳米球;(4) FeS2纳米颗粒之间的晶界逐渐消失演变成为单晶的FeS2纳米球;(5)随着Fe-S纳米线配合物的继续断裂以及FeS2纳米颗粒的继续生成，为降低体系的表面能，FeS2纳米颗粒会聚集在FeS2纳米球的表面并且发生定向聚集生长，最终生成直径约3μM的单晶FeS2微米球。　　三、反应温度调控FeS2微米晶的形貌演变　　首先，调控反应温度制备了纯立方相的单晶FeS2微米球、FeS2微米立方体、FeS2截半立方体和FeS2斜方截半立方体，并且利用SEM直观地对不同形貌的FeS2微米晶进行了表征和分析。研究表明，180℃反应48小时可以得到形貌统一的单晶FeS2微米球，200℃反应24小时可以得到形貌规整的FeS2微米立方体，220℃反应12小时可以得到FeS2截半立方体，240℃反应12小时可以得到FeS2斜方截半立方体。　　然后，利用SEM系统研究了单晶FeS2微米球转变为FeS2微米立方体、FeS2截半立方体、及FeS2斜方截半立方体的过程。