层状Nb3TeX7(X=Cl、Br、I)单晶材料及其制备方法

本发明属于晶体材料制备，具体而言，涉及一种层状nb3tex7(x=cl、br、i)单晶材料的制备方法。

背景技术：

1、非线性光学(nlo)响应源于强烈的光场-物质相互作用，是调制入射电磁波频率和振幅的有效方法。franken和他的同事在1961年的开创性工作，首次实验证明了二次谐波产生(shg)，被广泛认为是现代非线性光学的出现。sipe和pedersen及其同事的开创性工作促进了半导体中shg的理论研究。从那时起，大量的工作致力于探索shg在块状半导体和二维以及一维材料中的应用。

2、近年来，人们对二维(2d)层状材料，特别是过渡金属二硫族化合物(tmdcs)的二阶nlo研究越来越感兴趣。作为tmdcs的代表，mos2中的shg在实验和理论上都得到了广泛的研究。这些研究表明，单层mos2的shg系数可以达到1000 pm/v量级，与块体mos2的~0.01 pm/v相比，有了显著的提高。进一步的研究已扩展到其他mx2 (m = mo、w;x = s、se、te)，在这些二维六边形tmdcs中也观察到类似的shg层依赖行为，其中由于对称性破坏，在奇数层中存在较大的shg信号，而在恢复反转对称性的偶数层中，shg消失。虽然在奇数层的六边形tmdcs或偶数层的五边形tmdcs中发现了显著的shg效应，但由于在体相中恢复了空间反演对称性，它们的体相并没有表现出显著的非线性光学(nlo)响应。而块体nb3tex7 ( x =cl、br、i)材料作为非中心对称半导体，表现出两种主要的二阶非线性光学响应，即shg效应和leo效应，引起了人们的广泛关注。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种层状nb3tex7(x=cl、br、i)单晶材料及其制备方法，以达到获得高质量层状nb3tex7(x=cl、br、i)单晶材料的目的。

2、为解决以上技术问题，根据本发明的一个方面，提供一种层状nb3tex7(x=cl、br、i)单晶材料的制备方法，包括以下步骤：

3、步骤一，将铌(nb)粉，碲(te)粉和五氯化铌(nbcl5)粉末作为生长原料按按化学计量比进行配比并放入氧化铝坩埚中，之后在氧化铝坩埚中加入氯化铅(pbcl2)粉末作为助溶剂；

4、步骤二，将盛有原料和助溶剂的氧化铝坩埚放入石英管中，将石英管抽真空并密封；

5、步骤三，将密封后的石英管放入井式炉中，先升温到850-875℃，在该温度下保温24-30h，保温结束后将温度降至650℃，之后停止反应并自然冷却至室温。

6、作为优选的实施方式，步骤一中，nb粉、te粉、nbcl5粉末与pbcl2粉末的质量比为8：5：7：(25-35)。

7、作为优选的实施方式，步骤二中，在将氧化铝坩埚放入石英管中之前先在石英管底部放入一层石英棉，然后再放入氧化铝坩埚，之后在氧化铝坩埚上方放入石英棉，最后放入配套的石英堵头。

8、作为优选的实施方式，步骤二中，将石英管抽至4ⅹ10-4pa的真空状态再进行密封。

9、作为优选的实施方式，步骤三中，先以2.5℃/min的升温速率升温至850-875℃。

10、作为优选的实施方式，步骤三，再以1-2℃/h的降温速率降温至650℃。

11、根据本发明的另一方面，提供给的是根据以上所述的方法制备获得的层状nb3tex7(x=cl、br、i)单晶材料。

12、本发明通过助溶剂法实现层状nb3tex7(x=cl、br、i)单晶材料的制备生长，合成出的晶体质量好、结晶度高，同时具有较高的可重复性。采用pbcl2粉末作为助溶剂可以有效地促进单晶的结晶生长，而且生长出的单晶几乎不会引入杂质。

技术特征：

1.一种层状nb3tex7(x=cl、br、i)单晶材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤一中，nb粉、te粉、nbcl5粉末与pbcl2粉末的质量比为8：5：7：(25-35)。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：步骤二中，在将氧化铝坩埚放入石英管中之前先在石英管底部放入一层石英棉，然后再放入氧化铝坩埚，之后在氧化铝坩埚上方放入石英棉，最后放入配套的石英堵头。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤二中，将石英管抽至4ⅹ10-4pa的真空状态再进行密封。

5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于：步骤三中，先以2.5℃/min的升温速率升温至850-875℃。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤三，再以1-2℃/h的降温速率降温至650℃。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的方法制备获得的层状nb3tex7(x=cl、br、i)单晶材料。

技术总结
本发明公开了一种层状Nb<subgt;3</subgt;TeX<subgt;7</subgt;(X=Cl、Br、I)单晶材料及其制备方法，将铌(Nb)粉，碲(Te)粉和五氯化铌(NbCl<subgt;5</subgt;)粉末作为生长原料按按化学计量比进行配比并放入氧化铝坩埚中，之后在氧化铝坩埚中加入氯化铅(PbCl<subgt;2</subgt;)粉末作为助溶剂；将盛有原料和助溶剂的氧化铝坩埚放入石英管中，将石英管抽真空并密封；将密封后的石英管放入井式炉中，先以2.5℃/min的升温速率升温到850‑875℃，在该温度下保温24‑30h，保温结束后以1‑2℃/h的速率将温度降至650℃，之后停止反应并自然冷却至室温。本发明通过助溶剂法实现层状Nb<subgt;3</subgt;TeX<subgt;7</subgt;(X=Cl、Br、I)单晶材料的制备生长，合成出的晶体质量好、结晶度高，同时具有较高的可重复性。

技术研发人员：邱海龙,田陈康,赵博进,胡章贵,吴已成
受保护的技术使用者：天津理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/2