一种准一维TaxTi(1-x)S3材料的可控生长方法及计算机设备

本发明属于晶体生长，具体涉及一种准一维taxti(1-x)s3材料的可控生长方法及计算机设备。

背景技术：

1、低维过渡金属硫族化合物的物理性质不同于三维材料，因而成为人们的一个研究热点。电荷密度波(cdw)存在于过渡金属三硫族化物(transition-metaltrichalcogenides,tmtcs)的准一维材料中，发生cdw相变后，其输运性质会发生改变，材料变为绝缘态。cdw形成机制主要存在有三种，一是费米面嵌套(fermisurface nesting)机制，费米面发生嵌套，导致费米面处电子与声子之间发生弹性散射；二是电声子耦合(electron phonon coupling)，需要将非费米面处电子之间的非弹性散射考虑进去；三是由系统中库仑能量占主导地位的电子相互作用驱动导致的。对于一维体系，cdw形成机制仍有待于探索。掺杂是研究一维体系cdw相变的方法之一，一维taxti(1-x)s3的cdw相变依赖于掺杂浓度。ti的半径、电子轨道等与ta不同，会带来某种程度上的扰动，导致cdw相变发生改变。

2、传统的过渡金属三硫化物材料制备方法有多种：化学气相沉积(cvd)，分子束外延等。化学气相沉积可以精确控制成分、掺杂、形态和厚度，但通过cvd方法合成二维tmtcs面临两个主要问题，引入的前体含量准确性与稳定性难以掌控，以及反应过程中容易生成其他产物。分子束外延在超高真空环境下进行材料生长，避免了杂质的影响，因而能制备出高纯的薄膜，但其成本较高，限制了tmtcs的发展和民用普及。因此，开发一维cdw材料taxti(1-x)s3可控的生长方法来实现cdw的调控变得尤为重要。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种准一维taxti(1-x)s3材料的可控生长方法及计算机设备，以解决taxti(1-x)s3一维材料生长技术难、生长设备贵、操作复杂等问题。通过调控源材料配比，生长温度，以及石英管的处理及石英管的放置位置，实现不同掺杂量的taxti(1-x)s3材料的可控生长。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种准一维taxti(1-x)s3材料的可控生长方法，包括如下步骤：

4、按照摩尔比称取反应源粉末：ta粉、ti粉和s粉，混合后使用研钵对反应源粉末进行研磨；

5、将研磨好的反应源粉末置于纯净的石英管底部，放入石英柱，并使用真空封管机对石英管抽真空，密封，使用焊枪将石英柱附近的管壁加热；管壁高温熔融并在大气压的作用下和管内石英柱融接在一起，使得石英管内反应源处于真空密封环境；

6、将密封好的石英管放入马弗炉内，设置控温程序，进行化学气相输运合成。

7、进一步地，所述taxti(1-x)s3中x的取值包括0、0.23、0.86、1。

8、进一步地，当x的取值为0时，反应源粉末的摩尔比为ti：s＝1：3.9；当x的取值为0.23时，反应源粉末的摩尔比为ta：ti：s＝0.2：0.8：4.2；当x的取值为0.86时，反应源粉末的摩尔比为ta：ti：s＝0.7：0.3：4.2；当x的取值为1时，反应源粉末的摩尔比为ta：s＝1：3.9。

9、进一步地，化学气相输运合成包括单温区下进行化学气相输运(cvt)合成和双温区下进行化学气相输运合成，双温区下进行化学气相输运合成时石英管置于双温端热偶的中心线位置，单温区下进行化学气相输运合成时热偶置于石英管底端。

10、进一步地，单温区的温度设置为525-550℃，生长的材料包括tis3、ta0.86ti0.14s3.07；

11、进一步地，双温区的温度设置为高温区550-670℃，低温区500-550℃，生长的材料包括tas3、ta0.23ti0.77s3.42。

12、进一步地，生长时长设置：升温时长为1天，保温时长为7天，进行自然降温。

13、进一步地，选用内径1.2cm，长度为15cm的石英管，使用99％丙酮，99％酒精，99％异丙醇依次超声清洗20min，再用去离子水超声清洗5min，最后使用恒温干燥箱烘干，得到纯净的石英管。

14、一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行所述程序时执行上述准一维过渡金属三硫族化合物taxti(1-x)s3材料生长方法的步骤。

15、本发明的有益效果：

16、本发明中使用了化学气相输运法，所生长的准一维taxti(1-x)s3.纯度高，并且实验方法操作简单，成本低廉并且可控性强。

17、本发明生长taxti(1-x)s3的优点在于：设备简单，成本较低，安全可控，合理控制摩尔比、生长温度、进而得到不同掺杂量的样品，合成产物的纯度较高，因此该方法可以被应用于过渡金属三硫族化物材料的生长。

技术特征：

1.一种准一维taxti(1-x)s3材料的可控生长方法，其特征在于，包括如下步骤：按照摩尔比称取反应源粉末：ta粉、ti粉和s粉，混合后使用研钵对反应源粉末进行研磨；

2.根据权利要求1所述的一种准一维taxti(1-x)s3材料的可控生长方法，其特征在于，所述taxti(1-x)s3中x的取值包括0、0.23、0.86和1。

3.根据权利要求1所述的一种准一维taxti(1-x)s3材料的可控生长方法，其特征在于，当x的取值为0时，反应源粉末的摩尔比为ti：s＝1：3.9；当x的取值为0.23时，反应源粉末的摩尔比为ta：ti：s＝0.2：0.8：4.2；当x的取值为0.86时，反应源粉末的摩尔比为ta：ti：s＝0.7：0.3：4.2；当x的取值为1时，反应源粉末的摩尔比为ta：s＝1：3.9。

4.根据权利要求1所述的一种准一维taxti(1-x)s3材料的可控生长方法，其特征在于，化学气相输运合成包括单温区下进行化学气相输运合成和双温区下进行化学气相输运合成，双温区下进行化学气相输运合成时石英管置于双温端热偶的中心线位置，单温区下进行化学气相输运合成时热偶置于石英管底端。

5.根据权利要求4所述的一种准一维taxti(1-x)s3材料的可控生长方法，其特征在于，单温区的温度设置为525-550℃，生长的材料包括tis3、ta0.86ti0.14s3.07。

6.根据权利要求4所述的一种准一维taxti(1-x)s3材料的可控生长方法，其特征在于，双温区的温度设置为高温区550-670℃，低温区500-550℃，生长的材料包括tas3、ta0.23ti0.77s3.42。

7.根据权利要求1所述的一种准一维taxti(1-x)s3材料的可控生长方法，其特征在于，生长时长设置：升温时长为1天，保温时长为7天，进行自然降温。

8.根据权利要求1所述的一种准一维taxti(1-x)s3材料的可控生长方法，其特征在于，选用内径1.2cm，长度为15cm的石英管，使用99％丙酮，99％酒精，99％异丙醇依次超声清洗20min，再用去离子水超声清洗5min，最后使用恒温干燥箱烘干，得到纯净的石英管。

9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，处理器执行程序时执行权利按要求1-8任意一项准一维过渡金属三硫族化合物taxti(1-x)s3材料生长方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种准一维Ta<subgt;x</subgt;Ti<subgt;(1‑x)</subgt;S<subgt;3</subgt;材料的可控生长方法及计算机设备，属于晶体生长技术领域，生长方法，其特征在于，包括如下步骤：按照摩尔比称取反应源粉末：Ta粉、Ti粉和S粉，混合后使用研钵对反应源粉末进行研磨；将研磨好的反应源粉末置于纯净的石英管底部，放入石英柱，并使用真空封管机对石英管抽真空，密封，使用焊枪将石英柱附近的管壁加热；将密封好的石英管放入双温区马弗炉内，将石英管置于双温端热偶的中心线位置，设置控温程序，进行化学气相输运合成。本发明中使用了化学气相输运法，所生长的准一维Ta<subgt;x</subgt;Ti<subgt;(1‑x)</subgt;S<subgt;3.</subgt;纯度高，并且实验方法操作简单，成本低廉并且可控性强。

技术研发人员：吴敦,郭利哲,张闪刚,李惠
受保护的技术使用者：安徽大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14