与过渡族金属二硫化物相关的相图及磁性研究

The transition metal dichalcogenides TX2 have been extensively studied due to their two-dimensional structure and physical properties, such as superconductivity and a charge density wave transition. The structure of these compounds usually manifests two phases, 1T and 2H phase; structures are formed by X-T-X sandwiches. The top and bottom sheets are chalcogen atoms, and the middle sheets are metal atoms. The interaction between the layers is of weak van der Waals type, so that this kind of compound can be easily intercalated by various guest species(e.g., alkali-metal atoms, 3d transition metal atoms, or molecules). The lattice parameters are usually changed by intercalation; a superstructure can be observed at some guest concentrations. But so far, the related phase relationship of dichalcogenides is very few. In this project, we study the doping concentration of third element by the phase relationship and measurement their physical properties, so we can get the influences of the different doping concentration on the crystal structure and physical properties. For the new compounds, we will determine the crystal structures and study the physical properties and the feasibility of their as new functional materials.

过渡族二硫化物TX2由于其典型的二维结构特性和丰富的物理性能而被广泛的研究，像超导电性和电荷密度波转变。这类化合物通常表现出两种典型的结构：1T相和2H相，其中X-T-X层是一种三明治结构。上下两层是硫族元素，中间一层是过渡金属原子。层与层之间的相互作用是范德华尔斯力，因此这类化合物很容易在层间被插层各类客体层（像碱金属原子、3d过渡金属原子、小分子等）。同时它们的晶胞参数也会由于被插层而改变，并且在特定的插层浓度下还会形成超晶格结构。但到目前为止，与之相关的相平衡的研究却非常少。本项目拟通过研究与过渡族金属二硫化物相关的二元和三元体系相平衡，测定出掺杂元素平衡状态下在过渡金属二硫化物中容忍的最大掺杂浓度，并测量其磁性和电性等物理性能，研究不同的插层浓度对晶体结构及物理性能的影响。对于三元系中出现的新化合物，测定其晶体结构和物理性能，研究其作为新型功能材料的可能性。

自从石墨烯被发现以来，二维材料获得了极大的关注。二维材料有许多有趣的性质和潜在的应用，被认为是后摩尔时代关键材料之一。除了类似电子与光器件这种重要应用，二维材料还可以应用到多种功能化器件中。近几年来，有几类二维层状材料引起很大关注，其中二维过渡金属二硫化物(TMDs)由于其典型的二维结构特性和丰富的物理性能而被广泛应用。TMDs材料由两层硫族原子（X）中间夹一层过渡金属原子（M）组成，形成X-M-X的形式，其中的每一层一般都为六角晶格状，在垂直于面内的方向通过范德瓦尔斯力堆叠成块材。研究了与过渡金属二硫属化物相关的二元和三元体系相平衡，主要内容包括：.1、.利用X射线粉末衍射测定了Nb-Cu-S三元系固相线下的相关系，包括8个二元化合物和9个三相区。.2、.根据X射线粉末衍射测定了Cu-Ti- Se三元系固相线下的相关系，包括15个二元化合物和16个三相区.3、.研究了TiO2-NiO-WO3三元系固相线下的相关系，包括2个二元化合物和3个三相区，在该系中不存在固溶体区域，没有三元化合物存在。.4、.根据X射线粉末衍射测定了ZnO-Bi2O3-MoO3三元系固相线下的相关系，该系中包括8个二元化合物和9个三相区，在该系中不存在固溶体区域，没有三元化合物存在。适合ZnO单晶生长的可能区域为ZnO-Zn3Mo2O9-Bi2MoO6, ZnO -Bi2MoO6-Bi26Mo10O69, ZnO-Bi26Mo10O69-Bi14MoO24, ZnO-Bi14MoO24-Bi38ZnO58..5、.根据X射线粉末衍射测定了Fe2O3-Bi2O3-La2O3三元系固相线下的相关系，该系中包括7个二元化合物和8个三相区，在该系中不存在固溶体区域，没有三元化合物存在。测定了Bi1-xLaxO1.5的固溶体范围为0.167<x<0.339..6、.根据X射线粉末衍射测定了Fe2O3-P2O5-La2O3和Fe2O3-Bi2O3-V2O5两个三元系固相线下的相关系，对于Fe2O3-P2O5-La2O3该系中包括8个二元化合物和9个三相区，在该系中不存在固溶体区域，没有三元化合物存在。对于Fe2O3-Bi2O3-V2O5该系中包括11个二元化合物和12个三相区，在该系中不存在固溶体区域，没有三元化合物存在。对该系中所存在的化合物结构进行Rietveld精修，对二元和三元相区进行了定性和