[发明专利]一种具有高载流子浓度的SnSe晶体及其生长方法和应用

权利要求书

1.一种具有高载流子浓度的SnSe晶体的生长方法，包括如下步骤：

1）制备SnSe粉末：将装有Sn粉和Se粉的石英管A，在真空状态下密封后放置于箱式炉中，经高温反应后冷却获得SnSe粉末；

2）生长SnSe晶体：将步骤1）所得的所述SnSe粉末与助熔剂NaCl装入生长容器中，再将所述生长容器放入石英管B中，将所述石英管B在真空状态下密封后放置于晶体生长炉中，经过高温熔化、降温获得所述SnSe晶体；

其中，步骤1）中，所述Sn粉与所述Se粉的摩尔比为1:1；所述高温反应的温度为800℃~1000℃；升温速率为50~100℃/h；反应时间为3~15 h；所述冷却为自然冷却至室温；

其中，步骤2）中，所述SnSe粉末的质量为0.1~5 g，所述SnSe粉末与所述助熔剂的质量比为1:(10~50)；所述高温熔化的温度为880℃以上；升温速率为50~100℃/h；所述高温熔化的时间为12~60 h；所述降温的方式为：先以1~3℃/h的降温速率降温至750℃~800℃，再自然冷却至室温；

所述SnSe晶体的导电性能呈金属特性，在2 K ~ 300 K温度下，所述SnSe晶体的载流子浓度为2.75×10¹⁹~2.88×10¹⁹/cm³，所述SnSe晶体的电阻率低于2.5 mΩ·cm，所述SnSe晶体呈块状，为厘米级多晶，尺寸为(5~10)×(3~6)×(1~3) mm³。

2.根据权利要求1所述的生长方法，其特征在于，所述SnSe晶体的电阻率为0.37~2.22mΩ·cm。

3.根据权利要求1所述的生长方法，其特征在于，所述SnSe晶体中含有SnSe₂第二相，所述SnSe₂的含量为1%~5%。

4.根据权利要求1所述的生长方法，其特征在于，所述SnSe粉末与所述助熔剂在装入所述石英管B中之前，先混合均匀，所述混合均匀的方式为在研钵中研磨。

5.根据权利要求1所述的生长方法，其特征在于，所述生长容器为Al₂O₃坩埚、铂金坩埚中的任一种，所述生长容器的直径为10~30 mm；高度为50~100 mm。

6.根据权利要求1所述的生长方法，其特征在于，所述石英管B的长度为所述生长容器高度的2倍。

7.根据权利要求1所述的生长方法，其特征在于，所述真空状态采用机械泵和分子泵进行抽真空实现。

8.根据权利要求1所述的生长方法，其特征在于，所述密封采用煤气焰、乙炔焰、氢火焰中的任一种。

9.根据权利要求1所述的生长方法，其特征在于，所述高温熔化的温度为900℃~950℃；升温速率为50~100℃/h；所述高温熔化的时间为12~48 h。