专利名称：新结构碲化银晶体及其制备方法
技术领域：
本发明涉及新的新结构碲化银晶体及其超高压制备方法。
背景技术：
Ag2Te属于银硫族化合物之一，在自然界中以碲银矿的形式存在。Ag2Te在常压下随温度变化可以形成三种相。其中，高温a相具有很高的离子电导率，是一种超离子导体；低温0相属于电子迁移率很高而热导率很低的窄能隙半导体。值得注意的是，在外加磁场条件下P相的磁阻具有非常显著的线性依赖行为，且在高场下也未显现饱和的趋势。分析该行为背后的物理机制促使 人们发现Ag2Te的低温3相其实是一种新的二元拓扑绝缘体。和其他拓扑绝缘体相比，Ag2Te的Dirac锥具有各向异性，且自旋方向具有平面外分量，为操纵电子的自旋提供了更大的自由度。这些独特的属性使得碲化银具有很大的应用和研究价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新结构Ag2Te晶体及其制备方法。为达到上述目的，本发明的一种新结构Ag2Te的制备方法包括如下步骤I)在常压下制备出单斜相的Ag2Te晶体；2)将单斜相的Ag2Te晶体置于压力为2 10GPa下进行超高压压制，得到正交相的Ag2Te晶体。进一步，再在IOlOGPa的压力下对所得到的正交相的Ag2Te晶体进行超高压压制，得到坍塌的正交相Ag2Te晶体。本发明的一种新结构Ag2Te晶体是为正交相结构，晶体的空间群为1_，晶格常数为 a=3. 0-4. 0A，b=4. 0-5, OA ,c=9. 0-10 IA本发明的一种新结构Ag2Te晶体是为坍垲的正交相结构，晶体的空间群为Immm，晶格常数为a=2. 0-3. lA,b=3. 0-4. 3 A ,c=8. 0-9. 4A。本发明的正交相Ag2Te晶体与常温常压下制备的Ag2Te晶体结构相比较，其结构紧凑，对称性提高，配位数增加。在电学性质方面，Ag2Te晶体常温常压相在2-300K温度区间是一种半导体，在外场下表现出线性磁阻行为；而高压正交相和塌缩正交相的Ag2Te晶体在2-300K温度区间呈现金属行为，在外加磁场情况下其电阻随外场的平方增加。
下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述图Ia是本发明的在2_30GPa超高压条件得到的正交相的Ag2Te晶体结构图，图Ib是[Ag (Te5+Ag7)]配位结构图。图2是本发明的在2_30GPa超高压条件得到的Ag2Te晶体样品的XRD图谱。
图3a是本发明的2_30GPa超高压条件Ag2Te晶体的晶格参数，图3b是单胞体积随压力的变化曲线图。图4是是本发明的Ag2Te晶体的定温度点下电阻值随压力的变化关系图。图5是本发明的Ag2Te晶体的不同压力点下电阻值随温度的变化关系图。图6是本发明的Ag2Te晶体的不同压力点下电阻值在2K时随外加磁场的变化关系图。
具体实施例方式实施例I超高压下制备正交相的Ag2Te晶体。将常压单斜相的Ag2Te晶体，利用原位高压同步辐射角散X射线衍射实验技术，采用金刚石压砧(DAC)高压装置进行原位高压实验。金刚石压砧台面直径300 ym，高压封垫采用T301不绣钢片。传压介质是硅油。压标物质是红宝石，通过红宝石的荧光峰确定压力。实验的压力范围是0-30GPa。实验中所用的入射X射线的波长为0.4314A,打效的2 0角范围是0-25°。在压力达到2. OGPa左右，出现正交相Ag2Te晶体。制备出的单晶体结构如图I所示。相应X射线衍射谱图的衍射峰数据可参见图2。图3a和图3b给出了正交相Ag2Te晶体晶格参数和单胞体积随压力的变化关系。图4可以看到正交相Ag2Te晶体出现后，电阻值随压力变化在结构相变点附近有一个很明显的跳变，且正交相Ag2Te晶体的电阻值在2-10GPa压力区间随压力增加而减小。图5和图6表明正交相Ag2Te晶体在2-300K温度区间表现为金属性，电阻在外磁场作用下按B2变化。实施例2超高压下制备正交相的Ag2Te晶体。将常压单斜相的Ag2Te晶体，利用原位高压同步辐射角散X射线衍射实验技术，采用金刚石压砧(DAC)高压装置进行原位高压实验。金刚石压砧台面直径300 ym，高压封垫采用T301不绣钢片。传压介质是硅油。压标物质是红宝石，通过红宝石的荧光峰确定压力。实验的压力范围是2-30GPa。实验中所用的入射X射线的波长为0.4314人，有效的2 0角范围是0-25°。在压力达到2. 5GPa左右，出现正交相Ag2Te晶体。制备出的单晶体结构如图I所示。相应X射线衍射谱图的衍射峰数据可参见图2。图3a和图3b给出了正交相Ag2Te晶体晶格参数和单胞体积随压力的变化关系。图4可以看到正交相Ag2Te晶体出现后，电阻值随压力变化在结构相变点附近有一个很明显的跳变，且正交相Ag2Te晶体的电阻值在2-10GPa压力区间随压力增加而减小。图5和图6表明正交相Ag2Te晶体在2-300K温度区间表现为金属性，电阻在外磁场作用下按B2变化。实施例3超高压下制备坍塌的正交相的Ag2Te晶体。将常压单斜相的Ag2Te晶体，利用原位高压同步辐射角散X射线衍射实验技术，采用金刚石压砧(DAC)高压装置进行原位高压实验。金刚石压砧台面直径300 u m,高压封垫采用T301不绣钢片。传压介质是硅油。压标物质是红宝石，通过红宝石的荧光峰确定压力。实验的压力范围是2-30GPa。实验中所用的入射X射线的波长为0.43 14A,有效的2 0角范围是0-25°。在压力达到12GPa左右，出现了坍塌的正交相Ag2Te晶体。制备出的单晶体结构如图I所示。相应X射线衍射谱图的衍射峰数据可参见图2。从图3a和图3b可以看到相较于正交相Ag2Te晶体,塌缩正交相Ag2Te晶体的晶格参数和单胞体积随压力变化在相变压力区间前后有一个明显的非连续的塌缩行为。图4表明从塌缩正交相Ag2Te晶体出现后直到30GPa，样品的电阻值随压力增加而增加。图5和图6表明塌缩正交相Ag2Te晶体在2-300K温度区间表现为金属性，电阻在外磁场作用下按B2变化。实施例4超高压下制备坍塌的正交相的Ag2Te晶体。将常压单斜相的Ag2Te晶体，利用原位高压同步辐射角散X射线衍射实验技术，采用金刚石压砧(DAC)高压装置进行原位高压实验。金刚石压砧台面直径300 u m,高压封垫采用T301不绣钢片。传压介质是硅油。压标物质是红宝石，通过红宝石的荧光峰确定压力。实验的压力范围是2-30GPa。实验中所用的入射X射线的波长为0.43 14人，有效的2 0角范围是0-25°。在压力达到13GPa左右，出现了坍塌的正交相Ag2Te晶体。制备出的单晶体结构如图I所示。相应X射线衍射谱图的衍射峰数据可参见图2。从图3a和图3b可以看到相较于正交相Ag2Te晶体,塌缩正交相Ag2Te晶体的晶格参数和单胞体积随压力变化在相变压力区间前后有一个明显的非连续的塌缩行为。图4表明从塌缩正交相Ag2Te晶体出现后直到30GPa，样品的电阻值随压力增加而增加。图5和图6表明塌 缩正交相Ag2Te晶体在2-300K温度区间表现为金属性，电阻在外磁场作用下按B2变化。
权利要求
1.一种新结构Ag2Te的制备方法,包括如下步骤 1)在常压下制备出单斜相的Ag2Te晶体； 2)将单斜相的Ag2Te晶体置于压力为2 10GPa下进行超高压压制，得到正交相的Ag2Te晶体。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，再在IOlOGPa的压力下对所得到的正交相的Ag2Te晶体进行超高压压制，得到坍塌的正交相Ag2Te晶体。
3.—种新结构Ag2Te晶体,该晶体为正交相结构，晶体的空间群为Inmim,晶格常数为a=3.0-4.0A,b=4.0~5.0 A ,c=9.0-10.1A3
4.一种新结构Ag2Te晶体，该晶体为坍塌的正交相结构，晶体的空间群为1_，晶格常数为a=2.0-3.1 A,b=3.0-4.3 A，c=8.0-9.4A。
全文摘要
本发明公开了一种新结构Ag2Te的制备方法，包括如下步骤1)在常压下制备出单斜相的Ag2Te晶体；2)将单斜相的Ag2Te晶体置于压力为2~10GPa下进行超高压压制，得到正交相的Ag2Te晶体。本发明还公开了一种新结构Ag2Te晶体，该晶体为正交相结构，晶体的空间群为Immm，晶格常数为本发明还公开了一种新结构Ag2Te晶体，该晶体为坍塌的正交相结构，晶体的空间群为Immm，晶格常数为本发明的正交相Ag2Te晶体与常压下制备的Ag2Te晶体结构相比较，其结构紧凑，对称性提高，配位数增加。
文档编号C01B19/04GK102674269SQ201210150810
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月15日 优先权日2012年5月15日
发明者刘青清, 朱洁, 靳常青 申请人:中国科学院物理研究所