化学气相传输（CVT）的方法生长高质量ZrSe3晶体

近年来，过渡金属硫属化合物（TMDCs）由于其可调谐的光学、光电和物理化学性质备受关注。作为 TMDCs中的一员，过渡金属三硫属化合物 (MX3)通过范德华力构成了一个独特的材料家族，其中M代表IV、V 或 VI 族的金属原子，X代表硫族原子（S、Se或Te）。MX3化合物由于其结构的各向异性，具有很强的面内光学和电学各向异性特性。目前，大多数偏振光电探测器通过偏振光学阵列实现了高消光比。然而，这些偏振光电探测器面临成本过高和制造工艺复杂等问题。所以低对称性的低维半导体材料如MX3化合物，凭借其面内光电强各向异性在直接式偏振光电探测器领域展示出应用潜力，相关研究有助于偏振光探测器向小型化和集成化方向发展。

近日，中国科学院半导体研究所魏钟鸣研究员和刘建国研究员等合作通过化学气相传输（CVT）的方法生长出高质量的ZrSe3晶体，并制备了具有偏振敏感性的准一维ZrSe3光电探测器。这项工作系统地研究了准一维半导体ZrSe3晶体结构、光学以及光电各向异性。结果表明，准一维ZrSe3光电探测器具有从紫外到近红外区域的宽光谱响应，并在532 nm波长下表现出优异的光电特性，光响应度与探测率分别达到11.9 mA·W-1，106 Jones。此外，ZrSe3偏振光电探测器在 808 nm 处的消光比约为1.1。该研究表明准一维ZrSe3在光电应用和偏振探测器方面具有巨大的潜力。

什么又是化学气相输运呢？

CVT(Chemical Vapor Transport)即化学气相输运法，该方法是生长高质量单晶材料最为常用也是最为成熟的方法。主要原理就是在真空密封石英管的一端放上所需生长晶体的单质元素比如A和B，用I2、Br2等作输运剂，或再加上合适的辅助矿化剂。然后将带有原料的一端放置在高温区，另一端放置在低温区，输运剂会带着原料A和B达到低温区，由于低于A和B的熔点，A和B进行反应之后沉积在低温一端，如此合成生长制备高质量的单晶材料。经过理论研究和科学实验证明，运用CVT法既能够生长制备高质量的块状单晶，也能直接生长制备高质量的单层二维材料。

（上图为常用CVT合成生长）

（CVT合成生长材料样品）

SHIWEI是维-CVT真空化学气相输运系统，主要包括高真空封管机和高精度双温区管式炉两部分组成，原料被石英管抽真空封管后在高温炉管式炉中生长制备目标材料。CVT系统可以满足块体、粉末、薄膜等样品真空（保护气氛下）生长制备，广泛适用于二维材料（0D/1D/2D），热电材料，能源材料，光电材料，半导体材料，金属材料，纳米材料，磁性材料，超导材料等材料生长制备，已经被全球众多高校、科研院所和企业使用，特别是材料实验，科学研究和先进材料研发等领域，成为众多先进材料实验研发的必备专用仪器。

主要技术指标

1.CVT系统内由高真空封管机和高精度开启式管式炉组成，高真空封管机和管式炉即可单独使用也可以组合成CVT化学气相输运系统以及CVD化学气相沉积系统。

2.封管机真空漏率：2x10-9Pa·m3/S(经氦质谱捡漏);

3.可密封石英管管径/长度：Φ15，Φ20mm等/150-450mm;

4.可密封石英管壁厚：1-2mm

5.封管状态：竖直/水平

6.可密封对象：固体/液体/气体，包括块体、薄膜、粉末、液体和器件等；

7.旋转速度：0-20r/min可调;

8.真空接口：KF16/KF25

9.充气接口:6-8mm;

10.电源: 220V/380V±5% ，50Hz;

11.专用水焊机产气量：600L/H；

12.专用水焊机火焰最高温度：约2800℃；

13.封管机真空测量：电阻真空计/全量程真空计

14.充气压力测量：压力表

15.管式炉：炉管尺寸    Φ50×1000mm/Φ60×1000mm/Φ80×1000mm/Φ25×1000mm。

加热原件：电阻丝。加热区长度：220mm/220mm。恒温区长度：100mm/100mm。

工作温度：≤1100℃。最高温度：1200℃。控温方式：分段独立温控+PID智能化可编程控制。恒温精度：±1℃。炉门结构：开启式。额定功率      3.5KW。外型尺寸   ：600×400×520mm。炉膛尺寸：Φ120×200×2mm。产品净重：约50Kg

16.选件：真空油泵/干泵/分子泵真空机组；材料样品转移装置（与净化手套箱配合使用）；箱式炉/管式炉；电火花真空检测仪；应力测试仪；真空管接头；液氮冷阱；机台；高纯石英管；气体流量计控制单元。