SnSe单晶纳米片的高压相变行为研究

　　硒化亚锡（SnSe）是具有层状结构的典型窄带隙IV-VI族半导体材料，在红外器件、Li⁺电池阳电极、太阳能电池、光电转换等很多领域具有广泛的潜在应用。最近，SnSe体材料因其具有极低的热导率和超高的热电灵敏系数，又被认为是一种高效的热电转换功能材料而寄予厚望。然而，SnSe体材料的高压研究尚存在很多争议，其纳米尺度样品的高压研究又因很难通过传统制备方法获得高纯度样品而始终未见报道。吉林大学超硬材料国家重点实验室的一个研究组对自主合成的高纯度SnSe单晶纳米片的高压相变行为进行了深入的研究，相关的研究成果发表在2015年5月18日的《NANOSCALE》上。 

　　利用北京同步辐射装置4W2-高压实验站对所制备样品进行原位高压同步辐射X射线衍射实验测量，进而获得SnSe纳米材料的结构相变行为规律。该研究组发现SnSe单晶纳米片在6.8 GPa时发生了从正交晶系Pnma结构向正交晶系Cmcm结构转变的二阶连续等结构相变。这一相变类型与前人报道的结果一致，但相变压力点却远低于SnSe体材料 (10.5 GPa)，这是由于SnSe纳米片的晶胞体积膨胀和泊松比软化及剪切模量引起的。此外，SnSe纳米片初始相Pnma结构的体积弹性模量与体材料相近，这是由SnSe纳米片的特殊层状几何晶体结构决定的。而SnSe纳米片高压相Cmcm结构的体积弹性模量远高于体材料，这是由于压力的作用使得SnSe纳米片的形貌发生改变，从而具有更高的表面能所导致的。 

　　本工作揭开了SnSe纳米材料压制相变行为的神秘面纱，解决了长期以来困扰层状结构材料高压工作的难题。同步辐射光源有助于研究者对此类物质的本质物理属性有更深入的理解。本工作的意义不仅在于首次提供了有关SnSe纳米材料的高压行为信息，更为探索整个IV-VI族硫属化合物纳米材料的压致相变行为提供了新思路和新途径。

　　发表文章： 

　　Jian Zhang, Hongyang Zhu, Xiaoxin Wu, Hang Cui, Dongmei Li, Junru Jiang, Chunxiao Gao, Qiushi Wang,^* and Qiliang Cui,^* Plasma-assisted synthesis and pressure-induced structural transition of single-crystalline SnSe nanosheets. Nanoscale, 7 (2015), 10807-10816.