金属卤化物单晶及其制备方法、半导体材料、X射线探测器

    专利2025-12-19  5


    本申请涉及x射线探测材料,尤其涉及一种金属卤化物单晶及其制备方法、半导体材料、x射线探测器。


    背景技术:

    1、x射线由于拥有波长短、能量高、穿透性强等特性,如今被广泛应用于工业探伤、医学成像、安检等各大领域。x射线探测器类型中的半导体型探测器利用半导体吸收x射线直接转换为电信号,结构简单,灵敏度高,可实现低剂量探测。

    2、目前,对于具有各向异性材料的研究,主要集中在二维层状材料,然而这些层状材料比如二维钙钛矿的光轴通常是c轴,a-b面较大而a-c面较小,所以很难利用各向异性较大的a-c平面制备器件。


    技术实现思路

    1、本申请提供了一种金属卤化物单晶及其制备方法、半导体材料、x射线探测器,以解决现有难以制备出具有各向异性的x射线探测器材料。

    2、第一方面,本申请提供了一种金属卤化物单晶,所述金属卤化物单晶的化学式为(c10h26n2)sbbr5,所述金属卤化物单晶的晶体结构由有机阳离子(c10h26n2)2+和无机结构单元[sbbr6]3-组成,晶体中(c10h26n2)2+与[sbbr6]3-之间存在库伦作用和氢键相互作用;其中,

    3、sb3+离子与6个br-离子配位形成八面体结构,所述八面体通过共享顶点的方式而连接形成1d链状结构,溴化锑链位于由(c10h26n2)2+阳离子组成的棱形柱状笼中。

    4、可选的,所述金属卤化物单晶的晶体结构属于单斜晶系,空间群为p21/n。

    5、第二方面,本申请提供了一种制备第一方面所述的金属卤化物单晶的方法,所述方法包括:

    6、得到溴化锑溶液;

    7、将n,n,n,n-四甲基-1,6-己二胺与第一氢溴酸进行第一混合,得到第一混合溶液;

    8、将所述第一混合溶液逐步加入所述溴化锑溶液中,后进行第一加热溶解,得到第二混合溶液;

    9、将所述第二混合溶液进行冷却,以析出晶体,得到金属卤化物单晶。

    10、可选的,所述n,n,n,n-四甲基-1,6-己二胺的物质的量n1与所述第一氢溴酸的体积v1满足关系:n1:v1=2:(1~5)。

    11、可选的,所述得到溴化锑溶液,包括:

    12、将sb2o3固体与第二氢溴酸进行第二混合,后进行第二加热溶解,得到溴化锑溶液。

    13、可选的,所述sb2o3固体的物质的量n2与所述第二氢溴酸的体积v2满足关系:

    14、n2:v2=1:(2~6)。

    15、可选的,所述第一氢溴酸和所述第二氢溴酸的重量浓度均为48%~52%。

    16、可选的,所述第一加热溶解的温度为60℃~120℃,和/或所述第二加热溶解的温度为50℃~80℃。

    17、第三方面,本申请提供了一种半导体材料,所述探测材料包括第一方面所述的金属卤化物单晶。

    18、第四方面,本申请提供了一种x射线探测器,所述x射线探测器的组成包括第三方面所述的半导体材料。

    19、本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点:

    20、本申请实施例提供的该金属卤化物单晶,该单晶的化学式为(c10h26n2)sbbr5,单晶的晶体结构由有机阳离子(c10h26n2)2+和无机结构单元[sbbr6]3-组成,晶体中(c10h26n2)2+与[sbbr6]3-之间存在库伦作用和氢键相互作用;其中,sb3+离子与6个br-离子配位形成八面体结构,所述八面体通过共享顶点的方式而连接形成1d链状结构,溴化锑链位于由(c10h26n2)2+阳离子组成的棱形柱状笼中,这些链沿着主轴方向,光轴处于解理面,这使得链内和链间具有很大的平面各向异性,从而得到具有各向异性的x射线探测器材料。



    技术特征:

    1.一种金属卤化物单晶,其特征在于,所述金属卤化物单晶的化学式为(c10h26n2)sbbr5,所述金属卤化物单晶的晶体结构由有机阳离子(c10h26n2)2+和无机结构单元[sbbr6]3-组成,晶体中(c10h26n2)2+与[sbbr6]3-之间存在库伦作用和氢键相互作用;其中,

    2.根据权利要求1所述的金属卤化物单晶,其特征在于,所述金属卤化物单晶的晶体结构属于单斜晶系,空间群为p21/n。

    3.一种制备权利要求1或2所述的金属卤化物单晶的方法,其特征在于,所述方法包括:

    4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述n,n,n,n-四甲基-1,6-己二胺的物质的量n1与所述第一氢溴酸的体积v1满足关系:n1:v1=2:(1~5)。

    5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述得到溴化锑溶液,包括:

    6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述sb2o3固体的物质的量n2与所述第二氢溴酸的体积v2满足关系:n2:v2=1:(2~6)。

    7.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述第一氢溴酸和所述第二氢溴酸的重量浓度均为48%~52%。

    8.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述第一加热溶解的温度为60℃~120℃,和/或所述第二加热溶解的温度为50℃~80℃。

    9.一种半导体材料,其特征在于,所述半导体材料包括权利要求1或2所述的金属卤化物单晶。

    10.一种x射线探测器,其特征在于,所述x射线探测器的组成包括权利要求9所述的半导体材料。


    技术总结
    本申请涉及一种金属卤化物单晶及其制备方法、半导体材料、X射线探测器,所述金属卤化物单晶的化学式为(C<subgt;10</subgt;H<subgt;26</subgt;N<subgt;2</subgt;)SbBr<subgt;5</subgt;,所述金属卤化物单晶的晶体结构由有机阳离子(C<subgt;10</subgt;H<subgt;26</subgt;N<subgt;2</subgt;)<supgt;2+</supgt;和无机结构单元[SbBr<subgt;6</subgt;]<supgt;3‑</supgt;组成,晶体中(C<subgt;10</subgt;H<subgt;26</subgt;N<subgt;2</subgt;)<supgt;2+</supgt;与[SbBr<subgt;6</subgt;]<supgt;3‑</supgt;之间存在库伦作用和氢键相互作用;其中,Sb<supgt;3+</supgt;离子与6个Br<supgt;‑</supgt;离子配位形成八面体结构,所述八面体通过共享顶点的方式而连接形成1D链状结构,溴化锑链位于由(C<subgt;10</subgt;H<subgt;26</subgt;N<subgt;2</subgt;)<supgt;2+</supgt;阳离子组成的棱形柱状笼中,这些链沿着主轴方向,光轴处于解理面,这使得链内和链间具有很大的平面各向异性。

    技术研发人员:牛广达,郑光亚,巫皓迪,董智武,唐江,宋子豪,何松,金童,逄锦聪,谭清文,徐凌,郑志平
    受保护的技术使用者:华中科技大学鄂州工业技术研究院
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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