[发明专利]一种纳米多孔氮钽单晶材料及其制备方法

权利要求书

1.一种多孔氮钽单晶材料，其特征在于，所述多孔氮钽单晶材料中含有10nm～1000nm的孔。

2.根据权利要求1所述的多孔氮钽单晶材料，其特征在于，所述多孔氮钽单晶材料包括多孔TaN单晶、多孔Ta₂N单晶、多孔Ta₃N₄单晶、多孔Ta₃N₅单晶、多孔Ta₅N₆单晶中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的多孔氮钽单晶材料，其特征在于，所述多孔氮钽单晶材料为多孔氮钽单晶薄膜和/或多孔氮钽单晶晶体；

优选地，所述多孔氮钽单晶薄膜的表面为多孔氮钽单晶的(001)面、(100)面、(110)面、(111)面中的至少一面；

优选地，所述多孔氮钽单晶晶体的表面为多孔氮钽单晶的(001)面、(100)面、(110)面、(111)面中的至少一面。

4.根据权利要求3所述的多孔氮钽单晶材料，其特征在于，所述多孔氮钽单晶晶体的尺寸为0.1cm～30cm；

所述多孔氮钽单晶薄膜的厚度为10nm～100μm；

优选地，所述多孔氮钽单晶晶体的尺寸为1cm～5cm。

5.权利要求1至4任一项所述的多孔氮钽单晶材料的制备方法，其特征在于，至少包括：将钽源与含有氨气的原料气接触反应，得到所述多孔氮钽单晶材料；

其中，所述钽源选自碱金属钽酸盐单晶材料中的至少一种。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述反应的温度为600～1700℃；

所述反应的压力为0.01Torr～760Torr；

所述反应的时间为0.5min～300h；

优选地，所述反应的温度为1050～1350℃；

所述反应的压力为50Torr～300Torr；

所述反应的时间为1h～200h。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述含有氨气的原料气中包括氨气和氮气、氩气、氢气中的至少一种；

其中，氨气的流量记为a，氮气的流量记为b，氩气的流量记为c，氢气的流量记为d，满足：

0.05SLM≤a≤100SLM；

0SLM≤b≤100SLM；

0SLM≤c≤100SLM；

0SLM≤d≤100SLM；

优选地，

0.3SLM≤a≤1SLM；

0.05SLM≤b≤1SLM；

0.05SLM≤c≤1SLM；

0.05SLM≤d≤0.5SLM。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述碱金属钽酸盐单晶选自钽酸锂单晶、钽酸钠单晶、钽酸钾单晶中的至少一种；

优选地，所述钽酸锂单晶选自(001)面钽酸锂单晶、(100)面钽酸锂单晶、(110)面钽酸锂单晶中的至少一种；

优选地，所述钽酸钠单晶选自(001)面钽酸钠单晶、(100)面钽酸钠单晶、(110)面钽酸钠单晶、(111)面钽酸钠单晶中的至少一种；

优选地，所述钽酸钾单晶选自(001)面钽酸钾单晶、(100)面钽酸钾单晶、(110)面钽酸钾单晶、(111)面钽酸钾单晶中的至少一种。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法至少包括：将钽源与含有氨气的原料气接触反应，钽源部分氮化转化，逆向外延生长纳米多孔氮钽单晶，得到多孔氮钽单晶薄膜；或者

将钽源与含有氨气的原料气接触反应，钽源完全氮化转化，逆向外延生长纳米多孔氮钽单晶，得到多孔氮钽单晶晶体。

10.权利要求1至4任一项所述的多孔氮钽单晶材料、根据权利要求5至9任一项所述方法制备得到的多孔氮钽单晶材料中的至少一种在电催化电极材料、精确电阻材料、超导量子干涉仪约瑟夫森结中的应用。