硝化盟化合物晶体生长：氯化物置换反应法
材料科学
2025-06-23 v1
摘要
硝化盟及氧化硝化盟，包括复杂硝化盟和过渡金属二硫化物，是一种在可见光谱内具有直接或间接带隙的新兴半导体材料。这些材料正被广泛应用于光电和电子器件，如光电探测器、光伏器件和相变电子器件。深入理解这些材料的基本性质对于优化其功能性至关重要。因此，获取大尺寸、高品质的硝化盟和氧化硝化盟晶体对于更好地理解其结构与性质至为重要。本研究提出了一种新颖的晶体生长方法，利用BaS与ZrCl/HfCl之间的置换反应。通过精确控制二元硫化物与氯化物的摩尔比，可以生长出多种材料，包括ZrS、HfS、BaZrS和ZrOS。该方法实现了24至48小时的短反应时间，生长出大尺寸单晶。高分辨率薄膜衍射和单晶X射线衍射均确认了通过该置换反应制备的晶体的高品质。我们还报告了使用光致发光和拉曼测量所获得的这些材料的光学性质。氯化物置换方法为实现硝化盟和氧化硝化盟体系的快速、低杂质度单晶合成提供了途径，并可作为难以采用传统生长技术合成的材料的另一种单晶生长手段。
引用
@article{arxiv.2506.16695,
title = {Crystal Growth of Chalcogenides and Oxy-Chalcogenides Using Chloride Exchange Reaction},
author = {Shantanu Singh and Boyang Zhao and Christopher E. Stevens and Mythili Surendran and Tzu-Chi Huang and Bi-Hsuan Lin and Joshua R. Hendrickson and Jayakanth Ravichandran},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.16695},
year = {2025}
}