熔盐法生长YbMn6Ge6单晶的方法技术

本发明专利技术涉及一种熔盐法生长YbMn6Ge6单晶的方法，先按照(1～1.3)：6：6的摩尔比，将镱、锰和锗混合得到混合粉末A，将混合粉末A加入熔盐中混合均匀，得到混合粉末B；将混合粉末B封装在石英管中，排除石英管中的空气；将石英管放入加热装置中，从室温升温升至熔盐的熔点之上并保温24～48小时，然后降温至室温，完成单晶生长，将产物水洗得到YbMn6Ge6单晶。本发明专利技术中采用熔盐作为助溶剂，在高温状态为离子液体，熔盐原子不会参与单晶生长过程，防止污染单晶，能够得到纯相的YbMn6Ge6单晶；生长结束后，水洗即可溶解熔盐，而只留下所生长的单晶，不涉及任何酸洗过程，工艺简单。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无机三元稀土化合物单晶材料生长领域，具体涉及一种熔盐法生长YbMn6Ge6单晶的方法。
技术介绍
LnMn6Ge6(Ln为稀土元素)族化合物具有很高的磁序温度(417-516K)和丰富多彩的磁性结构。由于稀土元素和磁性元素锰各形成两个平面副格子，它们之间的磁性耦合方式众多，从而产生了磁晶各向异性。稀土元素所形成的平面副格子在原子面内是三角网格构造；而锰元素所形成的平面副格子是一种六边形的Kagome格子。锰原子之间具有很强的交换作用，是这一族化合物具有高的磁序温度的原因之一(G.Venturini,R.WelterandB.Malaman,CrystallographicdataandmagneticpropertiesofRT6Ge6compounds(R＝Sc,Y,Nd,Sm,Gd-Lu；T＝Mn,Fe)[J],JournalofAlloysandCompounds,1992,185(1):99-107)。螺旋磁自旋结构已经在GdMn6Ge6，TbMn6Ge6，DyMn6Ge6化合物种发现(M.T.Kelemen,P.E.Dormann,K.H.J.Buschow,SpiralspinstructuresofRMn6Ge6(R＝Gd,Tb,Dy)[J],JournalofMagnetismandMagneticMaterials,2001,223(3):253-260)。在ScMn6Ge6，YMn6Ge6，GdMn6Ge6,TbMn6Ge6，DyMn6Ge6，HoMn6Ge6,ErMn6Ge6，TmMn6Ge6，LuMn6Ge6化合物中观察到了自旋重取向相变现象(spin-reorientationtransitions)。在稀土基材料中，镱化合物受到特别的兴趣，因为，镱化合物经常表现出各种磁结构、重费米子、价态摇动等奇异的物理现象。为此，制备和研究YbMn6Ge6是显得非常重要。但是，对于纯相的YbMn6Ge6的报道，目前为止还只停留在晶格结构的研究上。纯的YbMn6Ge6单晶的生长和其性能还未见报道。生长纯的YbMn6Ge6单晶有两个技术难点。第一，镱的饱和蒸汽压很大，高温容易挥发，导致化学计量比偏离理论值严重；第二，通常所用的金属助溶剂法，所使用的助溶剂包括锡，镓，铟等金属，在反应的过程中，这些助溶剂会进入到YbMn6Ge6晶格中，引入杂质原子，比如镓的污染(C.Lefevre,G.Venturini,HfFe6Ge6-typeYbMn6Ge6-xGaxcompounds(0.07≤x<0.72)withlargemagnetocrystallineanisotropy[J],JournalofAlloysandCompounds，2002，340(1-2):43-45；L.Zhang,J.C.P.Klaasse,E.Brück,K.H.J.Buschow,F.R.deBoer,S.Yoshii,K.Kindo,C.LefèvreandG.Venturini,MagnetizationstudiesofRMn6Ge6-xGaxsinglecrystals(R＝Sc,Y,Gd-Lu；0.63≤x≤1.00)[J],2004,Phys.Rev.B70:224425)；锡的污染(T.Mazet,H.Ihou-Mouko,D.H.Ryan,C.J.Voyer,J.M.CadoganandB.Malaman,ValencechangeandmagneticorderinYbMn6Ge6-xSnx[J],JournalofPhysics:CondensedMatter,22(11):116005)。根据已经发表的文献，到目前为止还没有关于纯相的YbMn6Ge6单晶报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种熔盐法生长YbMn6Ge6单晶的方法，利用氯化钠/氯化钾熔盐为助溶剂，其在高温下为离子液体的特点，通过升温、保温、和降温三个阶段，生长出纯的YbMn6Ge6单晶。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：包括以下步骤：步骤一：按照(1～1.3)：6：6的摩尔比，将镱、锰和锗混合得到混合粉末A，将混合粉末A加入熔盐中混合均匀，得到混合粉末B；步骤二：将混合粉末B封装在石英管中，排除石英管中的空气；步骤三：将石英管放入加热装置中，从室温升温升至熔盐的熔点之上并保温24～48小时，然后降温至室温，完成单晶生长，将产物水洗得到YbMn6Ge6单晶。进一步地，步骤一中的熔盐是氯化钠和氯化钾中的一种或者两种以任意摩尔比的混合物。进一步地，氯化钠和氯化钾的摩尔比为1:1。进一步地，步骤一中镱、锰和锗的摩尔比为1.2：6：6。进一步地，步骤一中熔盐的添加量为混合粉末A质量的1～10倍。进一步地，步骤二中排除石英管中的空气直至真空度小于0.001Pa。进一步地，步骤三中的升温速率为50～100℃/小时。进一步地，步骤三中降温速率为1～2℃/小时。进一步地，步骤三中升温至900～1100℃。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术中采用熔盐作为助溶剂，在高温状态为离子液体，熔盐原子不会参与单晶生长过程，防止生长过程中助溶剂进入到YbMn6Ge6单晶晶格中，导致污染单晶的问题，能够得到纯相的YbMn6Ge6单晶；生长结束后，水洗即可溶解熔盐，而只留下所生长的单晶，不涉及任何酸洗过程，对环境无任何污染。本专利技术所涉及的整个生长和清洗过程方便快速，工艺简单。本专利技术所生长的YbMn6Ge6单晶具有微米量级的尺寸，尺寸大，质量高，完全满足单晶的性能的研究需要，比如电阻、热容、以及各种磁性能测量，为探索材料中所潜在的物理性能提供重要的物质支持。进一步地，本专利技术采用无机的氯化钠/氯化钾熔盐，成本很低廉，且无任何对环境有害物质。进一步地，本专利技术熔盐中氯化钠/氯化钾摩尔比最佳为1：1，这时候混合熔盐熔点最低，熔盐液化温度的降低可以增宽单晶生长温度窗口。【附图说明】图1是本专利技术的YbMn6Ge6单晶实物图。图2是本专利技术所生长出的YbMn6Ge6单晶和多晶样品的X射线谱，以及理论计算的X射线谱。图3是本专利技术使用配比Yb:Mn:Ge为1：6：6所生长出的YbMn6Ge6单晶的能量色散X射线谱。图4是本专利技术使用配比Yb:Mn:Ge为1.2：6：6所生长出的YbMn6Ge6单晶的能量色散X射线谱。【具体实施方式】熔盐法生长单晶涉及到以下几个过程。首先，将原料和熔盐放入石英管中。然后，通过升温，使得反应原料在高温下充分反应。通过保温过程，使得产物在溶液中达到一个过饱和，与此同时产生很多微小的仔晶。当反应体系经过缓慢降温的时候，仔晶会从过饱和溶液中析出，吸收周围过饱和小仔晶，慢慢长大。本专利技术所采用的熔盐为氯化钠和氯化钾中的一种或者两种以任意摩尔比的混合物，其中，熔盐为混合物时，具有比氯化钾(770℃)较低的熔点。所采用的原料为高纯度的镱、锰、锗元素粉末(三者元素粉末纯度均为99.9％)。为了防止杂质原子的污染，三者元素的纯度越高越好。所采用的高熔点石英管，可以耐住1100℃以上的温度而不变形。本专利技术具体方法包括以下步骤：步骤一：使用氯化钠和氯化钾中的一种或者两种以任本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种熔盐法生长YbMn6Ge6单晶的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：按照(1～1.3)：6：6的摩尔比，将镱、锰和锗混合得到混合粉末A，将混合粉末A加入熔盐中混合均匀，得到混合粉末B；步骤二：将混合粉末B封装在石英管中，排除石英管中的空气；步骤三：将石英管放入加热装置中，从室温升温升至熔盐的熔点之上并保温24～48小时，然后降温至室温，完成单晶生长，将产物水洗得到YbMn6Ge6单晶。

【技术特征摘要】
1.一种熔盐法生长YbMn6Ge6单晶的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：按照(1～1.3)：6：6的摩尔比，将镱、锰和锗混合得到混合粉末A，将混合粉末A加入熔盐中混合均匀，得到混合粉末B；步骤二：将混合粉末B封装在石英管中，排除石英管中的空气；步骤三：将石英管放入加热装置中，从室温升温升至熔盐的熔点之上并保温24～48小时，然后降温至室温，完成单晶生长，将产物水洗得到YbMn6Ge6单晶。2.根据权利要求1所述的一种熔盐法生长YbMn6Ge6单晶的方法，其特征在于：步骤一中的熔盐是氯化钠和氯化钾中的一种或者两种以任意摩尔比的混合物。3.根据权利要求2所述的一种熔盐法生长YbMn6Ge6单晶的方法，其特征在于：氯化钠和氯化钾的摩尔比为1:1。4.根据权利要求1所述的一种熔盐法生长...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛万银，李燕瑞，苗慧，杨艳玲，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61