一种Kagome格子材料Pt2TlTe3单晶及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种Kagome格子材料Pt2TlTe3单晶及其制备方法，属于单晶材料技术领域。所述单晶结构为：P

【技术实现步骤摘要】
一种Kagome格子材料Pt2TlTe3单晶及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种Kagome格子材料Pt2TlTe3单晶及其制备方法，属于单晶材料


技术介绍

[0002]Kagome晶格是一种由对顶三角组成的结构，这个晶格结构最初是由日本物理学家Kodi Husimi在1951年提出的。在Kagome晶格中，每个格点上的原子都与相邻的四个格点连接，且每个格点都是两个对顶的等边三角形的连接点。因此整个晶格结构形成了六芒星结构，在这个六芒星内部又有一个蜂窝状的六元环。
[0003]2019年，Pt2HgSe3被预测为一种大带隙量子自旋霍尔绝缘体，其量子自旋霍尔态已通过扫描隧道显微镜进行了实验验证。Pt2HgSe3材料中的Se原子构成了一个Kagome层。由于结构特殊，该晶格结构可以诱导产生很多有趣的性质，在该结构下，电子会被束缚在六元环内，形成一种几乎没有能量色散的平带。它是由蜂窝结构转换而来，因此它又保留了蜂窝结构的能带特征。由于这两个特性，具有Kagome结构的材料成为了实验上研究平带以及Dirac能带的重要对象。理论以及实验上迄今为止所发现的Kagome材料已有很多。例如Fe
‑
Sn合金、Mn3X(X=Sn,Ge)、Co3Sn2S2等。现有的Pt2TlTe3材料都是多晶，没有生长单晶的条件供参考。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种Kagome格子材料Pt2TlTe3单晶及其制备方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下。
[0006]一种Kagome格子材料Pt2TlTe3单晶，所述单晶结构为： P
‑
3m1空间群，a=8.069
ꢀÅ
，b=8.069
ꢀÅ
，c=6.061
ꢀÅ
，α=90
°
，β=90
°
，γ=120
°
。
[0007]一种本专利技术所述的Kagome格子材料Pt2TlTe3单晶的制备方法，采用的是熔融法制备，所述方法步骤包括：（1）按照拓扑绝缘体单晶的化学计量比，在水和氧含量小于0.1 ppm、充有氩气的手套箱内称取原料Pt、Tl和Te，将称量好的原料装在底部为圆锥形的石英管中，用氢氧焰将石英管真空密封；所述原料的纯度大于等于99.999%；所述真空密封的真空度为1
×
10
‑4Pa以上；（2）将真空密封后的石英管放入高温炉中，首先升温到1000~1100℃，恒温保持6h~24h，随后降温到700~800℃，最后自然冷却到室温，关闭高温炉；（4）打开石英管，取出晶体并用线切割机切开，得到单晶。
[0008]优选的，步骤（1）中，各原料的称取误差均为0.01%。
[0009]优选的，步骤（1）中，所述真空密封的真空度为3
×
10
‑4Pa~5
×
10
‑4Pa。
[0010]优选的，步骤（2）中，将真空密封后的石英管放入高温炉中，经过9~11h升温到1000~1100℃，恒温保持6h~24h，随后以1~5℃/h的速度降温到700~800℃，最后自然冷却到室温，关闭高温炉。
[0011]有益效果本专利技术提供了一种Kagome格子材料Pt2TlTe3单晶，Pt2TlTe3单晶表明出典型的金属行为，是一种新型Kagome拓扑绝缘体材料。该单晶通过机械剥离可以很容易获得具有多个原子层的范德瓦尔斯材料，且这个材料十分稳定，这对未来二维电子器件的研究至关重要。
[0012]本专利技术提供了一种Kagome格子材料Pt2TlTe3单晶的制备方法，使用熔融法不会引入其他杂质，使得到的单晶能够拥有本征的性质，方便之后的测试和应用。并在制备之前利用氢气去除原料表面形成的氧化层，从而提高单晶样品的质量。
[0013]本专利技术通过改变温度梯度，实现跨周期和主族的元素替换新型单晶生长。本专利技术通过尝试多种生长温度梯度，找到了最合适Pt2TlTe3单晶生长的温度，进而解决了从多晶到单晶的生长问题。
附图说明
[0014]图1为实施例1所述单晶的X射线衍射（XRD）谱图。
[0015]图2为实施例1所述单晶的能量色散谱（EDS）图谱。
[0016]图3为实施例1中所述单晶的电学性质测试R
‑
T图。
[0017]图4为实施例1中所述单晶的电学性质测试MR图。
[0018]图5为实施例1中所述单晶的电学性质测试HALL图。
具体实施方式
[0019]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细的说明。
[0020]实施例1一种新型Kagome格子材料Pt2TlTe3及其单晶制备方法，采用的是熔融法制备，所述方法步骤如下：（1）称量5g的Pt粉末、5g的Tl颗粒、5g的Te 颗粒，将上述原料分别装入石英管中，然后在真空封管系统中用氢气进行洗气处理，最后向石英管内充进0.8个大气压的氢气，此时将氢气密封在石英管内；将上述原料分别在低于各自熔点50℃的温度下进行退火，以除去表面的氧化层，退火结束后用金刚石切割机将密封的石英管切除一圈凹纹，在充氩气的手套箱（手套箱内水和氧含量小于0.1 ppm）中将密封的石英管掰开得到已除去表面的氧化层的原料，用于后续晶体的制备；（2）按照拓扑绝缘体单晶的化学计量比，在水和氧含量小于0.1 ppm、充有氩气的手套箱内用电子天平称取步骤（1）除去表面的氧化层的原料Pt 1.19761g、Tl 0.62736g和Te 1.17502g，各原料的称取误差均为0.01%，将称量好的原料装在底部为圆锥形的石英管中，用氢氧焰将石英管在真空度为5
×
10
‑4Pa的封管系统中密封；（3）将步骤（2）真空密封后的石英管放入高温炉中，经过10h升温到1000℃，并在1000℃恒温保持24h，随后以2℃/h的速度降温到700℃，最后自然降到室温，关闭高温炉；
（4）打开石英管，取出晶体并用线切割机切开，得到单晶。
[0021]对制备的单晶进行XRD表征，结果如图1所示，与标准卡片（ICSD 编号：98
‑
007
‑
8787）对比可知，所示单晶各个谱峰均接近为Pt4Te6Tl2单晶衍射峰，说明制备出Pt4Te6Tl2的单晶样品。使用EDS图谱对所述单晶各元素含量进行分析，结果如图2所示，出现Pt、Tl和Te的特征峰，并且各元素的成分之比接近2:1:3，同时各选区之间的EDS结果相差极小，说明晶体有很好的均匀性。
[0022]对实施例1制备得到的单晶电学性质进行测试，实施例1从2 K到300 K的电阻率随温度变化曲线,结果如图3所示，Pt2TlTe3样品的电阻率随着温度的降低而降低，表明出典型的金属行为，剩余电阻率比为2.46。测试温度T=2K，磁阻随磁场变化曲线结果如图4所示，最大正磁阻MR=33%。测试温度T=2K，霍尔电阻率与磁场的关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1. 一种Kagome格子材料Pt2TlTe3单晶，所述单晶结构为： P
‑
3m1空间群，a=8.069
ꢀÅ
，b=8.069
ꢀÅ
，c=6.061
ꢀÅ
，α=90
°
，β=90
°
，γ=120
°
。2.一种如权利要求1所述的Kagome格子材料Pt2TlTe3单晶的制备方法，其特征在于：方法步骤包括：（1）按照拓扑绝缘体单晶的化学计量比，在水和氧含量小于0.1 ppm、充有氩气的手套箱内称取原料Pt、Tl和Te，将称量好的原料装在底部为圆锥形的石英管中，用氢氧焰将石英管真空密封；所述原料的纯度大于等于99.999%；所述真空密封的真空度为1
×
10
‑4Pa以上；（2）将真空密封后的石英管放入高温炉中，首先升...

【专利技术属性】
技术研发人员：王秩伟，吴黄宇，杨莹，胡金国，姚裕贵，
申请(专利权)人：晶工新材料扬中有限公司，
类型：发明
国别省市：