因此，对新型狄拉克材料进行研究和探索不仅有助于我们理解它的性质和机制，也有利于人们更好的了解狄拉克材料。其中高质量狄拉克材料的获得也成为其中必不可少的环节之一，而获得材料的关键因素是狄拉克材料的制备方法，狄拉克材料的结构性质与它的制备工艺也存在十分密切的关系。所以对狄拉克材料制备方法的研究不仅有利于研究基础物理和自旋电子器件应用，对不断发现新材料也有着很重要的意义。

1.2 本论文主要工作

我们研究的钡锰锑(BaMnSb2)和铕锰锑(EuMnSb2)材料属于层状化合物，两者结构是类似的，具体结构可以参考BaMnBi2的文献，如BaMnSb2是由一个MnSb层组成，其边缘共享MnSb四面体和一个二维Sb正方形网格，上面存在Ba原子。由于Ba的电负性较低，离子Ba层以电子方式将MnSb层和Sb层正方形网格分离。电子只在单独的Sb层上导电，MnSb层是绝缘层。导致的结果就是在费米面上存在有各向异性的Dirac锥，所以它们都属于Dirac材料。

本论文主要对以单质Eu或Ba、Mn、Sb为原料，用Sb作为助溶剂，在高温Sb溶液中生长出单晶的方法制备出高质量的单晶样品的实验进行叙述，并对实验步骤进行介绍，解释以及通过过程中原料的纯度，配比，降温速度的变化来探究狄拉克材料单晶的制备。制备出的单晶可以提供给同组其他人进行组分分析、磁化率和比热输运性质等系统研究，同时也可以加深我们对这类材料的认知与理解，尽早运用于现实生活中，并且可以为我们不断地探寻新的材料物质积累经验。

第二章 单晶制备方法和仪器介绍

2.1 单晶制备方法介绍

单晶生长的基本原理是控制材料以缓慢的速率结晶，使反应中的离子或分子有足够的时间在系统自由能推动下在已生成的晶面上排列整齐。但受到配置样品材料和实验器材的限制，我们采用助熔剂法制备单晶。而助熔剂法制备单晶就是在高温下从助熔剂熔体中生长单晶。

首先将配比好的材料溶解在一种低熔点的助熔剂中,使其形成过饱和溶液，保证材料完全溶解，得到均匀的熔体。为了保证其充分均匀混合，该溶液要保持温度在液相线以上的数个小时。

然后可以采取缓慢冷却或等温蒸发的方法使材料得以自发形核和长大的形式实现晶体的生长。

采用助溶剂法降低了反应温度，使晶体可以在远低于其熔点的温度下生长，适合难熔化合物或熔融时易挥发易分解材料进行单晶生长。同时助溶剂法适应性非常的强，几乎所有材料都能找到适宜的助溶剂析出单晶。但选择助熔剂时要考虑助溶剂的物理化学性质，样品原料和助熔剂之间不能发生化学反应。

助溶剂法制备单晶也存在一些缺点，比如单晶生长过慢，耗时过长，同时生长出的单晶也较小于其他方法生长出的单晶，只适合实验探究使用。而且在结晶温度附近降温的速率很重要，所以要提前进行分析和预测，给实验加大难度。

考虑助溶剂法的步骤、优点和不足，我们决定采用这种方法制备EuMnSb2和BaMnSb2高质量单晶样品。以高纯度Ba或Eu、Mn和Sb为原料，在高温Sb溶液中进行单晶的生长。实验使用的原材料为：单质Eu块或Ba块，单质Mn粉和Sb粉，各材料纯度均大于99%。

2.2 实验仪器介绍

本实验主要介绍和使用的仪器为X射线多晶衍射仪、手套箱、箱式电阻电炉。

1.X射线多晶衍射仪

图 2实验使用的X射线多晶衍射仪

在实验中，我们使用X射线多晶衍射仪-Rigaku来对单晶块的晶体结构进行分析测试，如图2，它适用于对晶体物质的定量、半定量分析，晶粒大小分析以及结晶度分析，可以测定晶体内部的空间排布及晶体的有序－无序结构，探究各种化合物结构与性能的关系。本实验的测试是在室温下进行，辐射源为铜靶（ nm），扫描范围为10°~80°，扫描步长为0.02°，每步扫描时长为1s。