0引言

碘化汞(α-HgI2)是一种直接跃迁宽带隙的Ⅱ-Ⅶ族化合物半导体。原子序数高(Hg：80，I：53)、禁带宽度大(300K，2.13eV)，体暗电阻率高(ρ>1013Ω·cm)、电离效率高(52%)，因此其光电吸收系数大，探测效率高，对低能X、γ射线有很高的探测效率和很好的能量分辨率，可广泛用于军事、核工业、环境保护、医疗卫生、无损检测和光催化等领域。

自Rao和Nicolau从溶液中获得了对γ射线具有相应信号的碘化汞晶体后，溶液法一直都是探测器级碘化汞晶体的主要生长方法。然而溶剂污染和反应副产物难以去除的现象导致探测信号不稳定的问题限制了该方法的进展。近些年来一些高纯原料和试剂的商业化，使得该方法重新进入了研究者的视野。溶液法生长晶体一般是制备近饱和碘化汞溶液，并工艺调整实现晶体过饱和析出。Hg和I的电子结构分别为5d106s2和5s25p5，碘化汞晶体中，I的5p轨道中p电子与中心Hg原子形成2个Hg-I键。在溶液/气相中，HgI2分子相互碰撞，中心Hg采取sp3杂化形式与I-离子形成[HgI4]2-，即[HgI4]2-四面体结构是HgI2晶体的基本结构单元。

因此一般认为HgI2分子是晶体生长的基本单元。Fornaro等[15]发现在HgI2-HI-H2O溶液体系生长HgI2晶体时形成了[HgI4]2-、[HgI3]-等中间产物：HgI2+2I-葑[HgI4]2-(1)HgI2+[HgI4]2-葑2[HgI3]-(2)通过调整R=cHgI2/cHI(实际为物质的量之比)，使反应向左移动，进而实现HgI2晶体生长。而Bengtsson等研究表明，[HgI3]-是较为稳定的单元。重要的是[HgI3]-可与自身或与HgI2进行多级配位反应，如：HgI2+2[HgI3]-葑[Hg3I8]2-(3)HgI2+[Hg3I8]2-葑2[Hg2I5]-(4)从[Hg3I8]2-和[Hg2I5]-的结构可以看出，此类复杂的配合物均含有[HgI4]2-四面体结构。而[HgI4]2-本身就是α-HgI2晶体结构的基本单元,这就为HgI2晶体生长提供了一种新的思路，即HgI2晶体可通过HgI2分子键合生长，也完全有可能通过[HgI3]-、[HgI4]2-和更复杂的Hg-I配合物键合进行。

由于体系中的配合物多显负电性，因此在电场诱导下可发生定向迁移、碰撞，有可能形成择优取向的生长方式/形貌。这对HgI2晶体形貌控制、择优取向晶体和籽晶层的生长具有重要的研究和指导价值。为了论证上述观点，本研究在静电场和保护气氛(Ar)中建立了HgI2-HI-H2O溶液生长体系，研究和讨论了静电场诱导溶液法生长HgI2晶体的过程和机理。

1实验部分

1.1溶液成分确定选用自行合成的高纯HgI2粉体和HI酸(分析纯)配制HgI2-HI-H2O溶液。取HgI2粉体0.0423g溶解于100mL的HI水溶液中至澄清透明，其HgI2浓度为0.92mmol·L-1。该浓度过高，无法获取紫外可见吸收光谱，加高纯水稀释至浓度为5.7×10-5mol·L-1时，获取紫外可见吸收光谱；之后继续稀释，获得5.7×10-5~5.6×10-8mol·L-1的8组光谱数据,可用于溶液中成分测定。