[发明专利]一种MnPSe3

说明书

本发明公开了一种MnPSe₃单晶及其制备方法，属于光电材料技术领域。本发明公开的一种MnPSe₃单晶的制备方法，将锰粉末、红磷粉末、硒粉末和碘单质混合，置于石英管中，将封闭的石英管置于具有热端和冷端的加热设备中进行升温和降温吗，在真空和高温条件下制备MnPSe₃，可以使得制备得到的MnPSe₃单晶晶体体积大且纯度高，优于溶液法和低温固相合成法制备的无定形产物；根据相关实验结果证明，采用本发明公开的制备方法制备MnPSe₃单晶时，产率可达85％，具备大规模生产的优势。

技术领域

本发明属于光电材料技术领域，具体涉及一种MnPSe₃单晶及其制备方法。

背景技术

二维材料近年来由于其独特的性能引起研究者们的广泛关注，不同的二维材料因晶体结构的特殊性质导致了不同的电学特性或光学特性。石墨烯由于缺乏天然带隙，阻碍了其在数字电子产品中的应用，而黑磷和二元过渡金属二硫族化物的带隙较小，很难应用到短波长的光电应用中。寻求新的稳定单层可以为材料的广泛应用研究提供候选材料。MnPSe₃被认为是一种有前途的直接带隙半导体，理论上预测MnPSe₃比其他MPX₃具有更高的载流子迁移率(约625.9cm²V^-1s^-1)和更大的吸收系数(2×10⁵cm^-1)，这为紫外波长的光电子学的新型应用提供了机会。然而，目前对MnPSe₃的实验研究主要集中在光催化和电催化中的催化活性，应用的MnPSe₃是通过液相剥离方法制备的，但是通过此种方法制备得到的MnPSe₃的洁净度较差，以及表面质量差，存在杂质，阻碍了其在光电子学中的应用。此外，传统的溶液法和低温固相合成法得到的产物都是无定形产物，且产物质量差，杂质多，不利于MnPSe₃的进一步应用。如何可控制备得到高质量的MnPSe₃单晶成为当前亟待解决的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种MnPSe₃单晶及其制备方法，用以解决现有技术制备得到的MnPSe₃单晶质量差，杂质多的问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种MnPSe₃单晶的制备方法，包括以下步骤：

首先将锰粉末、红磷粉末、硒粉末和碘单质混合放置在石英管中，将石英管密封后放置在具有热端和冷端的加热设备中；所述石英管的一端放置在冷端，另一端放置在热端；随后将加热设备的冷端从室温升温到T1，将加热设备的热端从室温升温到T2，然后将冷端和热端继续恒温加热，随后进行冷却后，在冷端的石英管的一端内得到一种MnPSe₃单晶；

其中，600℃≤T1≤630℃，650℃≤T2≤680℃。

进一步地，所述锰粉末、红磷粉末、硒粉末和碘单质的质量比为(2-4)：(1-3)：(6-9)：1。

进一步地，，将锰粉末、红磷粉末、硒粉末和碘单质混合放置在石英管中，在石英管内部处于真空条件下对石英管进行密封。

进一步地，所述石英管内部的压力小于等于1×10^-3Pa。

进一步地，所述将加热设备的冷端从室温升温到T1所用的时间为t1；所述将加热设备的热端从室温升温到T2所用的时间为t2；所述冷端和热端继续恒温加热的时间为t3；

其中，10h＜t1＜12h，10h＜t2＜12h，168h＜t3＜170h。