[发明专利]一种一维导电链半导体材料Ba3

说明书

本发明提供了一种半导体材料，其化学通式为：Ba₃NbTe₅；所述半导体材料为六方晶系，空间群为P6₃/mcm，空间群号为193，其晶体结构沿着c轴方向由NbTe₆八面体通过面共享方式连接，呈典型一维链状结构。该半导体材料通过以下方法制备得到：先将金属Ba颗粒和Te粉末以及Nb粉和Te粉分别按照Ba：Te=1:1和Nb:Te=1:2的摩尔比混合，密封在高真空度的石英管中烧结，得到前驱体BaTe和NbTe₂；然后将制备的BaTe和NbTe₂按照3：1的摩尔比，充分研磨，再利用压片机将混合物压制成形;最后在3~8GPa的压力以及1300~1500℃温度下烧结，得到Ba₃NbTe₅材料。本发明的Ba₃NbTe₅材料呈现出很好的一维导电链特性，是一种潜在的半导体材料。

技术领域

本发明属于材料领域，具体涉及一种一维导电链半导体材料Ba₃NbTe₅及其制备方法和应用。

背景技术

准一维系统因其结构的独特性展现出诸如量子相变、非常规超导、玻色爱因斯坦凝聚等新奇的物理特性而备受关注，一直以来都是人们研究的热门课题。此外，一维体系具有相对简单的模型，对一维体系的研究有助于我们理解更高维度的物理本质。对于一维导电链材料，由于维度的限制，电子的运动只能在前后两个方向上运动，进而表现出集体震荡的行为，因此无法利用费米液理论来描述，而是由Luttinger液体理论来描述。正因为这些特性，使得一维导电链材料出现许多新颖有趣的物理现象，比如金属绝缘体相变、压力诱导出非常规超导等等。

目前研究较多的一维导电链材料除了具有各相异性的电输运性质外，由于磁性离子的引入，同时使得其展现出一维自旋链的特征，导致无法独立的研究一维导电链的本征特性。而只具有一维导电链特性的材料主要集中在有机材料上，但是这些有机材料结构往往相对复杂，缺乏对其一维导电链特性的物理现象的深入研究，因此探索和制备单纯的一维导电链无机材料对一维自旋链物性的研究具有重要的科学意义；另外，一维导电链材料在各向异性电输运器件等方面的应用具有很大的潜力。

本发明提供了在高温高压条件下制备出的一种新的一维导电链半导体材料Ba₃NbTe₅，研究表明Ba₃NbTe₅展现出强的一维导电链特征，是一种新的各向异性电输运特性的半导体材料。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种Ba₃NbTe₅材料。该材料可为探索研究一维导电链物理性质、一维导体向三维金属转变中出现的新奇量子现象等提供了材料基础。

本发明的另一个目的是提供所述一维导电链半导体材料的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的。

一方面，本发明提供一种半导体材料，其化学式为：Ba₃NbTe₅；所述半导体材料为六方晶系，空间群为P6₃/mcm(No.193)，在晶体结构上， NbTe₆八面体通过面共享方式连接在c轴方向形成一维链，呈典型一维链状结构；此外，NbTe₆链在ab平面内组成三角晶格，链与链之间平行排列，链间距离为晶格常数a。

另一方面，本发明提供一种制备本发明所述的准一维半导体材料的方法，包括以下步骤：

（1）将金属Ba颗粒和Te粉末按照化学计量比Ba：Te=1:1进行混合，密封在高真空度的石英管中，进行烧结，得到前驱体BaTe；

（2）将Nb粉和Te粉按照化学计量比1：2进行混合，密封在高真空度的石英管中，进行烧结,得到前驱体NbTe₂；