[发明专利]一种Ag2

说明书

本发明提供了一种Ag₂HgS₂单晶体，其具有棒状外形和金属光泽。本申请还提供了所述Ag₂HgS₂单晶体的制备方法，包括以下步骤：将银源、汞源、硫源和水混合后进行水热反应，得到Ag₂HgS₂单晶体；所述银源中银离子与所述汞源中汞离子的摩尔比为4:1。本发明提供的制备Ag₂HgS₂单晶体的方法反应条件温和，在较短的时间和较低的压力下，生长出了高质量的Ag₂HgS₂单晶体，且反应温度降低，使反应过程的能耗维持在较低水平。进一步的，本发明还可以通过调整反应温度、反应时间和降温速率等方法来调节产物单晶体的纯度、质量和尺寸，工艺简单且具有高产率，适合大规模工业化生产。

技术领域

本发明涉及新型窄带半导体功能材料技术领域，尤其涉及一种 Ag₂HgS₂单晶体及其制备方法。

背景技术

在2006年HgTe量子阱被证实会发生拓扑绝缘相转变(Science， 2006年314卷1757页)后，科学家们被类似的重金属硫化物吸引了目光，开始挖掘这些物质的潜在物理性能。根据2019年《自然》杂志的报道，Ag₂HgS₂被基于对称性指标的第一性原理计算预言为一种价带与费米面有交叠的材料，即其具有成为拓扑绝缘体材料的潜质。

《材料快报》(Materials Letters，2003年57卷2056页)报道了一种利用超声化学法在略高于室温的温和条件下制备出纳米尺寸的 Ag₂HgS₂粉末，但该方法制备出的粉末形貌不均，可能会影响晶体的性能。《无机化学通讯》(Inorganic ChemistryCommunications，2003 年6卷555页)则报道了一种水热合成方法；水热合成方法虽然是一种成本低而操作简单的制备途径，但是文中使用了具有毒性的二硫化碳作为溶剂，并在200℃反应5天，也只能得到200nm左右粒径的粉末；这种高成本长周期的反应严重地限制了对此晶体性能的深入挖掘。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种Ag₂HgS₂单晶体及其制备方法，本申请提供的制备方法制备的Ag₂HgS₂单晶体具有晶体产率高、尺寸大且结晶性好的优点。

有鉴于此，本申请提供了一种Ag₂HgS₂单晶体，具有棒状外形和金属光泽。

优选的，所述Ag₂HgS₂单晶体的长度为1mm～2cm，直径为 1μm～200μm。

本申请还提供了所述的Ag₂HgS₂单晶体的制备方法，包括以下步骤：

将银源、汞源、硫源和水混合后进行水热反应，得到Ag₂HgS₂单晶体；所述银源中银离子与所述汞源中汞离子的摩尔比为4:1。

优选的，所述硫源中硫离子的摩尔数与所述银源中银离子与所述汞源中汞离子的总的摩尔数的比例为＞30：5。

优选的，所述银源选自氯化银、硝酸银、硫酸银、氧化银和乙酸银中的一种或多种，所述汞源选自氯化汞、甘汞和氧化汞中的一种或多种，所述硫源选自硫化铵、硫化钠、硫化钾、二硫化碳、硫脲和硫代乙酰胺中的一种或多种。

优选的，所述水热反应的具体步骤为：

将银源与汞源溶于水中，再加入硫源后于高压釜中反应。

优选的，所述反应的温度为160～220℃，时间≥4h。