[发明专利]一种大尺寸Rb0.5RhO2或Cs0.5RhO2晶体的生长方法

说明书

本发明公开一种大尺寸Rb_0.5RhO₂或Cs_0.5RhO₂晶体的生长方法。该方法首先按照一定的质量比例，分别称取Rh₂O₃和助熔剂Cs₂CO₃或者Rh₂O₃和助熔剂Rb₂CO₃，用研钵研磨混匀后至于干净的氧化铝坩埚中；然后采用助熔剂法生长：先将温度升高到100℃，并维持8小时后，继续升温至1000℃或900℃，然后按照5℃/h的速率分别降温至800℃或700℃，最后自然冷却到室温，采用高纯水溶解助熔剂，烘干之后即可分别获得高质量大尺寸的Rb_0.5RhO₂或者Cs_0.5RhO₂单晶体。本发明的晶体生长方法具有生长设备简单、成本低廉、可获得高质量晶体等优点。

技术领域

本发明属于晶体生长技术领域，特别涉及一种生长大尺寸A_0.5RhO₂(A＝Rb、Cs)晶体的方法。

背景技术

铯/铷铑氧(Cs/RbRhO₂)为过渡金属层状氧化物。近年来，在热电材料、太阳能材料、电极材料、超导材料、巨磁阻材料的研究中，具有层状结构的过渡族金属氧化物由于具有丰富的物理性能和应用价值引起了材料和物理学界的极大关注。过渡金属元素随着原子序数Z的增加，电子-电子关联(U)效应会减弱，但自旋轨道耦合作用增强。两种效应增加了对材料性能的调控，从而产生了丰富的物理现象，如量子化的反常霍尔效应等。根据理论计算量子化的反常霍尔效应需要A_xRhO₂的组分在0.5附近，对晶体的组分要求较高。另外，层状结构会产生强烈的各向异性，引起了电子能带与声子能带结构变化，从而影响了相应的电、热输运性质。且在三角晶格体系中，如果考虑到电子的自旋自由度，常常又会伴随几何的阻挫效应。这几种效应综合在一起，使得过渡族金属元素的层状氧化物展现出丰富的物理效应。

要得到具有实用价值的晶体，生长晶体的尺寸十分关键，目前针对A_xRhO₂(A＝Rb、Cs)晶体应用研究中存在的瓶颈问题就是大尺寸高质量单晶的生长以及组分的控制。相关文献报道仅有1998年B.A.Reisner等人采用RbOH/CsOH作为助熔剂，通过助熔剂法生长A_xRhO₂(A＝Rb、Cs)晶体(B.A.Reisner,Rhodium Oxides in Unusual Oxidation States,1998)，但是他们得到片状晶体的尺寸仅为0.5mm，且晶体含有较多缺陷，因此晶体生长工艺条件还有待于进一步研究和探索，以期获得更高质量更大尺寸的单晶体。

开展A_xRhO₂(A＝Rb、Cs)晶体的大尺寸生长研究具有重大的学术价值和潜在的应用前景。助熔剂法又称高温熔体溶液法，它是将晶体的成分在高温下溶解于低熔点的助熔剂熔体中，形成饱和溶液。然后通过缓慢降温等方法，形成过饱和溶液，而使晶体结晶。助熔剂法的优点是容易生长出完整性和光学均匀性良好的大尺寸晶体，且适用性强，要求的温度低，因此设备相对简单，有利于工业化生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种助熔剂条件下生长大尺寸A_0.5RhO₂(A＝Rb、Cs)晶体的有效方法。该方法克服了现有技术生长A_xRhO₂(A＝Rb、Cs)晶体的不足，通过改变助熔剂，获得了大尺寸、高纯度、均匀性好的大晶体。

本发明的具体生长步骤是：

一种大尺寸Rb_0.5RhO₂晶体的生长方法，包括如下步骤：