一种MnPSe3单晶及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种MnPSe3单晶及其制备方法，属于光电材料技术领域。本发明专利技术公开的一种MnPSe3单晶的制备方法，将锰粉末、红磷粉末、硒粉末和碘单质混合，置于石英管中，将封闭的石英管置于具有热端和冷端的加热设备中进行升温和降温吗，在真空和高温条件下制备MnPSe3，可以使得制备得到的MnPSe3单晶晶体体积大且纯度高，优于溶液法和低温固相合成法制备的无定形产物；根据相关实验结果证明，采用本发明专利技术公开的制备方法制备MnPSe3单晶时，产率可达85％，具备大规模生产的优势。具备大规模生产的优势。具备大规模生产的优势。

【技术实现步骤摘要】
一种MnPSe3单晶及其制备方法


[0001]本专利技术属于光电材料
，具体涉及一种MnPSe3单晶及其制备方法。

技术介绍

[0002]二维材料近年来由于其独特的性能引起研究者们的广泛关注，不同的二维材料因晶体结构的特殊性质导致了不同的电学特性或光学特性。石墨烯由于缺乏天然带隙，阻碍了其在数字电子产品中的应用，而黑磷和二元过渡金属二硫族化物的带隙较小，很难应用到短波长的光电应用中。寻求新的稳定单层可以为材料的广泛应用研究提供候选材料。MnPSe3被认为是一种有前途的直接带隙半导体，理论上预测MnPSe3比其他MPX3具有更高的载流子迁移率(约625.9cm2V
‑1s
‑1)和更大的吸收系数(2
×
105cm
‑1)，这为紫外波长的光电子学的新型应用提供了机会。然而，目前对MnPSe3的实验研究主要集中在光催化和电催化中的催化活性，应用的MnPSe3是通过液相剥离方法制备的，但是通过此种方法制备得到的MnPSe3的洁净度较差，以及表面质量差，存在杂质，阻碍了其在光电子学中的应用。此外，传统的溶液法和低温固相合成法得到的产物都是无定形产物，且产物质量差，杂质多，不利于MnPSe3的进一步应用。如何可控制备得到高质量的MnPSe3单晶成为当前亟待解决的问题。

技术实现思路

[0003]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种MnPSe3单晶及其制备方法，用以解决现有技术制备得到的MnPSe3单晶质量差，杂质多的问题。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0005]本专利技术公开了一种MnPSe3单晶的制备方法，包括以下步骤：
[0006]首先将锰粉末、红磷粉末、硒粉末和碘单质混合放置在石英管中，将石英管密封后放置在具有热端和冷端的加热设备中；所述石英管的一端放置在冷端，另一端放置在热端；随后将加热设备的冷端从室温升温到T1，将加热设备的热端从室温升温到T2，然后将冷端和热端继续恒温加热，随后进行冷却后，在冷端的石英管的一端内得到一种MnPSe3单晶；
[0007]其中，600℃≤T1≤630℃，650℃≤T2≤680℃。
[0008]进一步地，所述锰粉末、红磷粉末、硒粉末和碘单质的质量比为(2
‑
4)：(1
‑
3)：(6
‑
9)：1。
[0009]进一步地，，将锰粉末、红磷粉末、硒粉末和碘单质混合放置在石英管中，在石英管内部处于真空条件下对石英管进行密封。
[0010]进一步地，所述石英管内部的压力小于等于1
×
10
‑3Pa。
[0011]进一步地，所述将加热设备的冷端从室温升温到T1所用的时间为t1；所述将加热设备的热端从室温升温到T2所用的时间为t2；所述冷端和热端继续恒温加热的时间为t3；
[0012]其中，10h＜t1＜12h，10h＜t2＜12h，168h＜t3＜170h。
[0013]进一步地，所述加热设备为双温区马弗炉，所述双温区马弗炉具有热端和冷端。
[0014]进一步地，所述冷却为采用自然降温，空气降温或水冷降温的方式降温至室温。
[0015]进一步地，所述锰粉末的中锰元素的质量百分比为98％以上；所述红磷粉末中的磷元素的质量百分比为97％以上。
[0016]进一步地，所述硒粉末中的硒元素的质量百分比为98％以上；所述碘单质中的碘元素的质量百分比为98％以上。
[0017]本专利技术还公开了采用上述制备方法制备得到的MnPSe3单晶。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0019]本专利技术公开了一种MnPSe3单晶的制备方法，将锰粉末、红磷粉末、硒粉末和碘单质混合，置于石英管中，将封闭的石英管置于具有热端和冷端的加热设备中进行升温和降温吗，在真空和高温条件下制备MnPSe3，该方法将加热设备的冷端从室升温到T1，将加热设备的热端从室温升温到T2，然后将冷端和热端继续恒温加热，所述600℃≤T1≤630℃；所述650℃≤T1≤680℃，采用这样的加热程序设定，可以使原材料在不同温度区域发生逆反应，使制备得到的MnPSe3单晶纯度高，优于溶液法和低温固相合成法制备的无定形产物；根据相关实验结果证明，采用本专利技术公开的制备方法制备MnPSe3单晶时，产率可达85％，具备大规模生产的优势。
[0020]本专利技术还公开了采用上述制备方法制备得到的MnPSe3单晶，所述MnPSe3单晶具有具体的外形，由于在制备的过程中采用的杂质原料少，纯度高，质量好，具有很好的应用前景。
附图说明
[0021]图1为本专利技术中具有热端和冷端的设备的加热降温曲线示意图；
[0022]图2为本专利技术实施例制备得到的MnPSe3单晶的外观示意图；
[0023]图3为本专利技术实施例制备得到的MnPSe3单晶的X射线衍射图；
[0024]图4为本专利技术实施例制备得到的MnPSe3单晶的拉曼光谱图。
具体实施方式
[0025]为使本领域技术人员可了解本专利技术的特点及效果，以下谨就说明书及权利要求书中提及的术语及用语进行一般性的说明及定义。除非另有指明，否则文中使用的所有技术及科学上的字词，均为本领域技术人员对于本专利技术所了解的通常意义，当有冲突情形时，应以本说明书的定义为准。
[0026]本文描述和公开的理论或机制，无论是对或错，均不应以任何方式限制本专利技术的范围，即本
技术实现思路
可以在不为任何特定的理论或机制所限制的情况下实施。
[0027]本文中，所有以数值范围或百分比范围形式界定的特征如数值、数量、含量与浓度仅是为了简洁及方便。据此，数值范围或百分比范围的描述应视为已涵盖且具体公开所有可能的次级范围及范围内的个别数值(包括整数与分数)。
[0028]本文中，若无特别说明，“包含”、“包括”、“含有”、“具有”或类似用语涵盖了“由
……
组成”和“主要由
……
组成”的意思，例如“A包含a”涵盖了“A包含a和其他”和“A仅包含a”的意思。
[0029]本文中，为使描述简洁，未对各个实施方案或实施例中的各个技术特征的所有可能的组合都进行描述。因此，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，各个实施方案或实施例
中的各个技术特征可以进行任意的组合，所有可能的组合都应当认为是本说明书记载的范围。
[0030]本专利技术提供了一种制备MnPSe3单晶的方法，该方法包括：将原料单质锰，单质红磷，单质硒，传输剂碘单质混合，置于石英管中，在真空条件下高温封口，将封闭的石英管置于双温区马弗炉中，通过程序升温和降温过程制备MnPSe3。程序升温过程中，首先将冷端从室温经过时间t1升温到温度(T1)，热端从室温经过时间t2升温到温度(T2)，经过恒温加热时间(t 3)。其中，时间t1、t2设定为10h，T1高于600℃，优选地T1高于620℃；T2高于650℃，优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MnPSe3单晶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：首先将锰粉末、红磷粉末、硒粉末和碘单质混合放置在石英管中，将石英管密封后放置在具有热端和冷端的加热设备中；所述石英管的一端放置在冷端，另一端放置在热端；随后将加热设备的冷端从室温升温到T1，将加热设备的热端从室温升温到T2，然后将冷端和热端继续恒温加热，随后进行冷却后，在冷端的石英管的一端内得到一种MnPSe3单晶；其中，600℃≤T1≤630℃，650℃≤T2≤680℃。2.根据权利要求1所述的一种MnPSe3单晶的制备方法，其特征在于，所述锰粉末、红磷粉末、硒粉末和碘单质的质量比为(2
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4)：(1
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3)：(6
‑
9)：1。3.根据权利要求1所述的一种MnPSe3单晶的制备方法，其特征在于，将锰粉末、红磷粉末、硒粉末和碘单质混合放置在石英管中，在石英管内部处于真空条件下对石英管进行密封。4.根据权利要求3所述的一种MnPSe3单晶的制备方法，其特征在于，所述石英管内部的压力小于等于1
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【专利技术属性】
技术研发人员：程迎春，刘凡，罗小光，闫雨婷，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：