[发明专利]一种津特尔相单晶的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，涉及津特尔相单晶热电材料及其制备方法。

背景技术

津特尔(Zintl)化合物是窄带半导体，具有复杂的晶体结构。它通常是指由带正电的碱土金属(Ca，Sr，Ba)或二价稀土金属(如Eu，Yb)原子、过渡金属(如Mn，Zn，Nb)原子或IIIA族的金属(Al，Ga，In)原子及磷族(P，As，Sb，或Bi)原子组成的化合物[S.M.KlauzLarich(Ed.).Chemistry，structure，and bonding of Zintl phase and ions.VCH publishers，Inc.，New York，NY，1996]。随着组成原子的改变，Zintl化合物的物理性能可从半导体特性向大磁阻、巨磁阻、铁磁性转变，因而近十年得到了广泛的研究[J.Y.Chen，M.E.Wang，A.Rehr，S.M.KlauzLarich.Chem.Mater.1997，9：2131和S.Bobev，V.Fritsch，J.D.Thompson，et al.J SolidState Chem，2005，178：1071]。由于Zintl化合物既具有半导体的高的Seebeck系数，又具有金属的低电阻，而且其晶体结构复杂(可对声子产生散射)具有低的热导率，近来人们对它们的热电性能产生了兴趣[F.Gascoin，S.Ottensmann，D.Stark，S.M.Haile，G.J.Snyder，Adv.FunctMater.15(2005)1860.和S.J.Kim，J.R.Ireland，C.R.Kannewurf，M.G.Kanatzidis.J.Solid.State.Chem，2000，155：55]。

BaMn₂Sb₂具有体心四方结构，空间群为I4/mmm，Ba原子，Sb原子和Mn原子分别占据2a(0，0，0)，4e(0，0，0.3663)以及4d(0，1/2，1/4)位置[B Erwin，C Gerhard，S Herbert.Z.Naturforsch.B.1979，34B：921]。Ba原子处于Mn₂Sb₂^2-层间的空隙中，起到类似于振子的作用，对载热声子的传输会产生散射，有利于降低材料的热导率。同时，在Ba位掺杂Sr或Yb、在Mn位掺杂Zn，以及在Sb位掺杂Ge对BaMn2Sb2的能带结构和电学性能会造成一定的影响，有利于物理性能的调制。

助熔剂法是一种比较简单实用的制备单晶的方法，所需的设备简易，便于操作。锡具有低熔点(231.9℃)和很高的沸点(2602℃)，很适合作助熔剂。而从已报道的文献来看，BaMn2Sb2单晶是通过单质熔融法合成的，即将反应所需的各种单质按化学计量比混合后制备。该方法所需的反应温度高(1327℃)，对反应器皿的要求高，能耗也大，因而不经济。

本发明的其它方面由于本文的公开内容，对本领域的技术人员而言是显而易见的，此不赘述。

发明内容

本发明的目的在于克服现有津特尔单晶制备方法的缺点，提供一种新的、比较简便经济的制备津特尔单晶的方法。此类津特尔单晶可包括BaMn₂Sb₂、Ba_1-xSr_xMn₂Sb₂、Ba_1-xYb_xMn₂Sb₂、BaMn_2-yZn_ySb₂以及BaMn₂Sb_2-zGe_z(0≤x≤1，0≤y≤2，0≤z≤0.5)。为实现以上目的，本发明采取的技术方案是：