[發明專利]一種黃鐵礦結構鐵基三元硫族單晶材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710865735.4
• 申請日: 2017-09-22
• 公開（公告）號: CN107675258B
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 田建軍;高惠平;田軍鋒;范素娟;秦勉;賈彩虹;施度美亞·彼得羅維奇;張偉風
• 申請（專利權）人: 河南大學
• 主分類號: C30B29/46
• 分類號: C30B29/46;C30B9/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明

本發明涉及一種黃鐵礦結構鐵基三元硫族單晶材料及其制備方法，其分子式為FePd₂Se₆，晶格常數為a＝b＝c＝6.045(3)埃，電輸運表現為金屬性，磁性表現為在1.8K具有明顯的磁滯回線，包括有如下依次步驟：1)稱取Fe源、Pd源和Se源，混合后裝入氧化鋁坩堝中，然后把氧化鋁坩堝進行密封；2)把密封的氧化鋁坩堝的置于高溫退火爐中，開始設定程序升溫；然后采用離心去除助熔劑Se，得到FePd₂Se₆單晶。本發明使用自助熔劑法制備得到黃鐵礦結構鐵基三元硫族單晶FePd₂Se₆，具有成本低，易控制，重復性好，設備簡單等優點。

技術領域

本發明涉及一種黃鐵礦結構鐵基三元硫族單晶材料及其制備方法，屬于材料科學領域。

背景技術

鐵硫族化合物具有迷人的性質，如超導、熱電以及光伏效應等而備受關注(Sci.Technol.Adv.Mat.13,054305,2012；Adv.Energy Mater.1,748,2011；RSC Advances,4,9424,2014)。目前，大多數鐵硫族化合物的研究聚焦于六方相和四方相。由于絕大多數立方相鐵硫族單晶需要在高壓下合成(Inorg Chem,15,3031,1976；Inorg Chem 7,2208,1968)，而且制備設備昂貴要求復雜，所以相比于其它兩相，其研究就很是匱乏。近年來，立方鐵硫族化合物在光伏研究方面有所進展(Adv.Energy Mater.1,748，2011)，但是樣品是水熱合成的納米晶，納米材料與塊體材料的物性相差較大；或者制備立方鐵硫族多晶薄膜，但設備昂貴要求復雜而且易有雜相(J Mater Sci,48,4914,2013；Thin Solid Films,516,7116,2008)，這都不利于開展更多的研究。另外，現有大多數立方鐵硫族化合物僅限于二元材料。很顯然，這些因素極大地限制了這類材料的基本物性和應用的研究。所以，探索在非高壓條件下和利用簡單設備合成立方結構多元含鐵硫族的化合物是很有必要的。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足之處，提供了一種簡單的，低成本，高重復性，在非高壓條件下制備出結構鐵基三元硫族單晶及其制備方法。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是，一種黃鐵礦結構鐵基三元硫族單晶材料，其分子式為FePd₂Se₆，晶格常數為a＝b＝c＝6.045(3)埃，電輸運表現為金屬性，磁性表現為在1.8K具有明顯的磁滯回線。

按上述方案，所述的黃鐵礦結構鐵基三元硫族單晶材料的單晶外形為具有多個表面的顆粒狀或者棒狀。

所述的黃鐵礦結構鐵基三元硫族單晶材料的制備方法，包括有如下依次步驟：

1)稱取原料和密封

按Fe、Pd和Se摩爾比3:1:6-1:3:30稱取Fe源、Pd源和Se源，混合后裝入氧化鋁坩堝中，然后把氧化鋁坩堝進行密封；

2)升溫、退火過程

把密封的氧化鋁坩堝的置于高溫退火爐中，開始設定程序升溫：室溫升至300℃，用時8-24小時；300℃升至800℃-1050℃，用時12-36小時；800℃-1050℃保溫3-8小時；800℃-1050℃降溫至300℃，用時超過100小時；然后采用離心去除助熔劑Se，得到FePd₂Se₆單晶。

按上述方案，步驟1)中所述的Fe源為高純Fe粉或者Fe塊體；Pd源為高純Pd粉或者Pd塊體；Se源為高純Se粉或者Se塊體。

按上述方案，步驟1)中，密封氧化鋁坩堝所用材料為石英管、Ta管、鈮管或鐵坩堝。