[发明专利]一种二碲化锰纳米颗粒的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米功能材料技术领域，具体涉及一种二碲化锰纳米颗粒的制备方法。 

背景技术

很多过渡金属化合物的物理性质都是通过过渡金属电子态定域和离域的相互作用而反映出来的。在过渡金属化合物中，从氧化物、硫化物到硒化物和碲化物，p带逐渐升高接近d和s带，化合物也逐渐从离子特性转变为更加杂化的共价特性^[1]。在锰的二元化合物中，带有重硫族原子的锰的碲化物（MnTe和MnTe₂）由于其d-p带混合引起的d带变宽，而拥有特殊的电子特性和物理化学性质^[2]。不同于其它锰的二元化合物，锰的碲化物既不是金属性的（如MnSb），也不是绝缘体（如MnO、MnS或MnSe），它是一种具有半金属性质的半导体^[3]，Allen 等人把它归类为一种交叉材料（a crossroads material）^[4]。我们知道的MnTe块体材料是六方晶相的，具有NiAs晶体结构。在室温下表现出反铁磁特性，具有较高的尼尔温度转变点，约310~323 K^[5,6]。MnTe₂具有立方晶相的黄铁矿结构，有文献报道它的块体材料的尼尔转变温度在87 K左右^[7,8]。六方相MnTe和立方相MnTe₂的晶体结构示意图^[9,10] 文献可查。锰的碲化物因其特殊的电子结构而具有非常重要的电子、光学和运输性质，它的电子行为在半导体和金属之间变化，也是一类重要的反铁磁性半导体，研究它们的合成可以有助于各种稀磁半导体^[11-13]和磁自旋器件的设计。

文献中报道的MnTe和MnTe₂的合成方法很少，很多都是利用高温元素法直接得到MnTe或MnTe₂的块体材料^[14,15]，或者通过电化学沉积法^[16-19]或激光脉冲沉积法^[20]制备MnTe薄膜材料。由于碲源的缺乏和低活性，以及合成上的困难和局限，近十年内文献中有关锰的碲化物的报道屈指可数。尤其是对于纳米尺度MnTe或MnTe₂的合成方法、结构和性质，文献报道居然是一片空白。这应该说是半导体纳米材料中的一个巨大的缺失。我们认为，对MnTe或MnTe₂纳米材料的研究是一个非常紧迫且非常具有挑战性的课题。    本发明首次成功制备出二碲化锰纳米颗粒。通过在碲前驱体中引入强还原剂三乙基硼氢化锂，在油胺和油酸不同表面活性剂作用下，分别得到无晶面缺陷和有晶面缺陷的MnTe₂纳米颗粒，并深入研究了还原剂、反应温度、表面活性剂、锰碲前驱体用量比等实验条件对产物晶相、形貌和微结构的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有特殊电子光学和磁学性质的二碲化锰纳米颗粒及其制备方法。

本发明提供的二碲化锰（MnTe₂）纳米颗粒，是通过油胺和油酸不同表面活性剂和不同锰前驱体的共同作用，分别合成得到的无晶面缺陷和有晶面缺陷的MnTe₂纳米颗粒，该MnTe₂纳米颗粒材料随着还原剂、反应温度、表面活性剂、锰碲前驱体用量比等实验条件的改变，具有不同的晶相、形貌和微结构。

本发明的MnTe₂纳米颗粒材料具有特殊的电子结构，其电子行为在半导体和金属之间变化，是一类重要的金属性反铁磁性半导体，在稀磁半导体和磁自旋器件等领域有巨大的应用潜力。

本发明提供的上述二碲化锰纳米颗粒的制备方法，具体步骤为：

（1）三辛基膦碲（TOPTe）溶液的制备：

首先，将5±1 mmol的碲珠（Te）和5±1 mL三辛基膦（TOP）加入到容量为25 mL的三口烧瓶中，在真空条件下加热到100±5 ℃，维持30±10 min；然后，在氮气保护下加热至200±20 ℃，2±0.5 h后碲完全溶解在三辛基膦中，形成黄色透明三辛基膦碲（TOPTe）溶液；降至室温，在真空条件下保存，备用；

（2）MnTe₂纳米颗粒的制备

（2.1）无晶面缺陷MnTe₂纳米颗粒的制备