專利名稱：一種固體電解質晶體材料及其晶體薄膜制備方法
技術領域：
本發明涉及一種固體電解質晶體材料及其晶體薄膜制備的真空熱蒸鍍方法，特別涉及一種利用二元碘化物晶體粉末制備四元化合物的方法，屬于固體電解質材料領域。
此類樣品在制備過程中，主要使用二元碘化物晶體粉末(KI、RbI、CsI、AgI等)，以適當的化學摩爾配比混和在一起，在真空條件下用鉬舟(或鎢舟)加熱使之熔化，然后慢慢蒸鍍至加熱到指定溫度的NaCl單晶基片上，由此外延生長出新的超離子導體薄膜。根據以往經驗，在基片上得到的膜中可能會含有二元化合物MI(M＝K、Rb、Cs)和AgI，多元化合物[(MI)y(MI)1-y]x[AgI]1-x等晶體相存在，但能形成什么相主要取決于其原始鍍料中的化學摩爾比X和Y的取值以及蒸鍍薄膜時的條件(如基片溫度、沉積速率、真空室壓強等因素)的控制。利用此法我們曾制備出純相的晶體薄膜AgI、RbI、CsI、MAg2I3、MAg4I5和M2AgI3等多種類型的晶體薄膜(見文獻J.L.Sun，Spectroscopy of ternary compounds on the basis of iodideof silver and copper，Dissertation to achieve the degree of Ph.D.，Kharkov StateUniversity，Kharkov，Ukraine，1996，p.159.)。
關于MAg4I5型結構的固體電解質，早有Science的文章(B.B.Owens and G.R.Argue，Science，157(1967)308.)已對其作過詳細的論述。從該文中的表格2可以看出已獲得MAg4I5型晶體均屬于固體電解質。就堿金屬一族的M而言，該Science文章中還缺少CsAg4I5和Rb0.5Cs0.5Ag4I5。對于CsAg4I5的資料，在文章(A.M.Pogrebnoi，L.S.Kudin and K.V.Rakov，Russian journal of physical Chemistry，75(2001)733.)中曾有過報道，而Rb0.5Cs0.5Ag4I5則在世界范圍內未見公開過。
本發明所提供一種固體電解質的晶體材料，該材料具有以下化學結構式Rb0.5Cs0.5Ag4I5，其晶格常數a＝1.131nm。
本發明所提供的上述晶體材料的晶體薄膜的制備方法，包括如下步驟(1)RbI、CsI和AgI三種二元碘化物粉末按摩爾比x＝0.5和y＝0.15～0.16混合后得到(RbxCs1-xI)y(AgI)1-y混合物，利用研缽將其充分研磨，再把粉末置入真空鍍膜機的鉬(或鎢)舟中，當真空室壓強小于2×10-3Pa時，用擋板遮住小舟，并使小舟通電加熱至粉末開始熔化，保持在此溫度下，待全部粉末熔化后且無氣泡產生時，將小舟斷電；(2)把預先放入真空室上方的新解理的NaCl晶體基片加熱至55℃～75℃，再移開小舟上的擋板并對小舟迅速加熱至舟中出現白色殘渣，膜沉積速率為5～15nm/s，立即再用擋板遮住小舟，切斷小舟的加熱電流，至此，即可制得Rb0.5Cs0.5Ag4I5的晶體薄膜。
本發明所制備的Rb0.5Cs0.5Ag4I5的晶體材料，屬于背景技術中提到的MAg4I5型超離子導體材料家族的新成員，從而填補了MAg4I5型超離子導體材料家族的空缺；該材料具有很高的離子電導率，是一種新型的固體電解質材料，可應用于高容量固體電池和微型電容器的制造等領域中。
圖2a和圖2b是Rb0.5Cs0.5Ag4I5晶體薄膜的透射電子顯微鏡的選區衍射圖樣-SAD。
圖3是NaCl基片上的Rb0.5Cs0.5Ag4I5晶體薄膜的X射線衍射譜-XRD。
透射電子顯微鏡的選區衍射圖樣-SAD(圖2a和圖2b)表明所得四元化合物Rb0.5Cs0.5Ag4I5薄膜在室溫下具有立方晶體結構。
由X射線衍射譜-XRD(圖3)計算得出Rb0.5Cs0.5Ag4I5的晶格常數a＝1.131nm。
實施例1將RbI、CsI和AgI三種二元碘化物粉末按摩爾比x＝0.5和y＝0.15混合后得到(RbxCs1-xI)y(AgI)1-y混合物，利用研缽將其充分研磨，再把粉末置入真空鍍膜機的鉬(或鎢)舟中，當真空室壓強為2×10-3Pa時，用擋板遮住小舟，并使小舟通電加熱至粉末開始熔化，保持在此溫度下，待全部粉末熔化后且無氣泡產生時，將小舟斷電。把預先放入真空室上方的新解理的NaCl晶體基片加熱至75℃，再移開小舟上的擋板并對小舟迅速加熱至舟中出現白色殘渣(膜沉積速率為5nm/s)，立即再用擋板遮住小舟，切斷小舟的加熱電流，至此，一種新的固體電解質材料Rb0.5Cs0.5Ag4I5的晶體薄膜制備完畢。
實施例2將RbI、CsI和AgI三種二元碘化物粉末按摩爾比x＝0.5和y＝0.16混合后得到(RbxCs1-xI)y(AgI)1-y混合物，利用研缽將其充分研磨，再把粉末置入真空鍍膜機的鉬(或鎢)舟中，當真空室壓強為1.4×10-3Pa時，用擋板遮住小舟，并使小舟通電加熱至粉末開始熔化，保持在此溫度下，待全部粉末熔化后且無氣泡產生時，將小舟斷電。把預先放入真空室上方的新解理的NaCl晶體基片加熱至55℃，再移開小舟上的擋板并對小舟迅速加熱至舟中出現白色殘渣(膜沉積速率為15nm/s)，立即再用擋板遮住小舟，切斷小舟的加熱電流，至此，一種新的固體電解質材料Rb0.5Cs0.5Ag4I5的晶體薄膜制備完畢。
實施例3將RbI、CsI和AgI三種二元碘化物粉末按摩爾比x＝0.5和y＝0.155混合后得到(RbxCs1-xI)y(AgI)1-y混合物，利用研缽將其充分研磨，再把粉末置入真空鍍膜機的鉬(或鎢)舟中，當真空室壓強小于1.6×10-3Pa時，用擋板遮住小舟，并使小舟通電加熱至粉末開始熔化，保持在此溫度下，待全部粉末熔化后且無氣泡產生時，將小舟斷電。把預先放入真空室上方的新解理的NaCl晶體基片加熱至65℃，再移開小舟上的擋板并對小舟迅速加熱至舟中出現白色殘渣(膜沉積速率為10nm/s)，立即再用擋板遮住小舟，切斷小舟的加熱電流，至此，一種新的固體電解質材料Rb0.5Cs0.5Ag4I5的晶體薄膜制備完畢。
雖然上述三個實施例的薄膜制備條件不同，但均得到與附圖
同樣的結果。
權利要求
1.一種固體電解質晶體材料，其特征是具有以下化學結構式Rb0.5Cs0.5Ag4I5，且在室溫下具有立方晶體結構，晶格常數a＝1.131nm。
2.制備如權利要求1所述晶體薄膜的方法，該方法采包括如下步驟(1)RbI、CsI和AgI三種二元碘化物粉末按摩爾比x＝0.5和y＝0.15～0.16混合后得到(RbxCs1-xI)y(AgI)1-y混合物，利用研缽將其充分研磨，再把粉末置入真空鍍膜機的鉬(或鎢)舟中，當真空室壓強小于2×10-3Pa時，用擋板遮住小舟，并使小舟通電加熱至粉末開始熔化，保持在此溫度下，待全部粉末熔化后且無氣泡產生時，將小舟斷電；(2)把預先放入真空室上方的新解理的NaCl晶體基片加熱至55℃～75℃，再移開小舟上的擋板并對小舟迅速加熱至舟中出現白色殘渣，膜沉積速率為5～15nm/s，立即再用擋板遮住小舟，切斷小舟的加熱電流，至此，即可制得Rb0.5Cs0.5Ag4I5的晶體薄膜。
全文摘要
一種固體電解質晶體材料及其晶體薄膜制備方法，屬于固體電解質材料領域。本發明提供了一種固體電解質晶體材料及其晶體薄膜制備方法，該材料的化學式為Rb
文檔編號C30B23/02GK1464074SQ02121109
公開日2003年12月31日 申請日期2002年6月7日 優先權日2002年6月7日
發明者孫家林, 郭繼華, 田廣彥 申請人:清華大學