[發明專利]一種一維導電鏈半導體材料Ba3

在審

• 申請號: 202110706086.X
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113372120A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 段磊
• 申請（專利權）人: 河南工業大學
• 主分類號: C04B35/547
• 分類號: C04B35/547;C04B35/622;C04B35/626;C04B35/645
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種半導體材料，其化學通式為：Ba₃NbTe₅；所述半導體材料為六方晶系，空間群為P6₃/mcm，空間群號為193，其晶體結構沿著c軸方向由NbTe₆八面體通過面共享方式連接，呈典型一維鏈狀結構。該半導體材料通過以下方法制備得到：先將金屬Ba顆粒和Te粉末以及Nb粉和Te粉分別按照Ba：Te=1:1和Nb:Te=1:2的摩爾比混合，密封在高真空度的石英管中燒結，得到前驅體BaTe和NbTe₂；然后將制備的BaTe和NbTe₂按照3：1的摩爾比，充分研磨，再利用壓片機將混合物壓制成形;最后在3~8GPa的壓力以及1300~1500℃溫度下燒結，得到Ba₃NbTe₅材料。本發明的Ba₃NbTe₅材料呈現出很好的一維導電鏈特性，是一種潛在的半導體材料。

技術領域

本發明屬于材料領域，具體涉及一種一維導電鏈半導體材料Ba₃NbTe₅及其制備方法和應用。

背景技術

準一維系統因其結構的獨特性展現出諸如量子相變、非常規超導、玻色愛因斯坦凝聚等新奇的物理特性而備受關注，一直以來都是人們研究的熱門課題。此外，一維體系具有相對簡單的模型，對一維體系的研究有助于我們理解更高維度的物理本質。對于一維導電鏈材料，由于維度的限制，電子的運動只能在前后兩個方向上運動，進而表現出集體震蕩的行為，因此無法利用費米液理論來描述，而是由Luttinger液體理論來描述。正因為這些特性，使得一維導電鏈材料出現許多新穎有趣的物理現象，比如金屬絕緣體相變、壓力誘導出非常規超導等等。

目前研究較多的一維導電鏈材料除了具有各相異性的電輸運性質外，由于磁性離子的引入，同時使得其展現出一維自旋鏈的特征，導致無法獨立的研究一維導電鏈的本征特性。而只具有一維導電鏈特性的材料主要集中在有機材料上，但是這些有機材料結構往往相對復雜，缺乏對其一維導電鏈特性的物理現象的深入研究，因此探索和制備單純的一維導電鏈無機材料對一維自旋鏈物性的研究具有重要的科學意義；另外，一維導電鏈材料在各向異性電輸運器件等方面的應用具有很大的潛力。

本發明提供了在高溫高壓條件下制備出的一種新的一維導電鏈半導體材料Ba₃NbTe₅，研究表明Ba₃NbTe₅展現出強的一維導電鏈特征，是一種新的各向異性電輸運特性的半導體材料。

發明內容

本發明的一個目的是提供一種Ba₃NbTe₅材料。該材料可為探索研究一維導電鏈物理性質、一維導體向三維金屬轉變中出現的新奇量子現象等提供了材料基礎。

本發明的另一個目的是提供所述一維導電鏈半導體材料的制備方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的。

一方面，本發明提供一種半導體材料，其化學式為：Ba₃NbTe₅；所述半導體材料為六方晶系，空間群為P6₃/mcm(No.193)，在晶體結構上， NbTe₆八面體通過面共享方式連接在c軸方向形成一維鏈，呈典型一維鏈狀結構；此外，NbTe₆鏈在ab平面內組成三角晶格，鏈與鏈之間平行排列，鏈間距離為晶格常數a。

另一方面，本發明提供一種制備本發明所述的準一維半導體材料的方法，包括以下步驟：

（1）將金屬Ba顆粒和Te粉末按照化學計量比Ba：Te=1:1進行混合，密封在高真空度的石英管中，進行燒結，得到前驅體BaTe；

（2）將Nb粉和Te粉按照化學計量比1：2進行混合，密封在高真空度的石英管中，進行燒結,得到前驅體NbTe₂；