JPH0483787A - 層状ペロブスカイト型化合物の板状単結晶の作製方法 - Google Patents
層状ペロブスカイト型化合物の板状単結晶の作製方法Info
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- JPH0483787A JPH0483787A JP2193940A JP19394090A JPH0483787A JP H0483787 A JPH0483787 A JP H0483787A JP 2193940 A JP2193940 A JP 2193940A JP 19394090 A JP19394090 A JP 19394090A JP H0483787 A JPH0483787 A JP H0483787A
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B7/00—Single-crystal growth from solutions using solvents which are liquid at normal temperature, e.g. aqueous solutions
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/50—Organic perovskites; Hybrid organic-inorganic perovskites [HOIP], e.g. CH3NH3PbI3
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、超格子材料として電子デバイス、光デバイス
等に有用な層状ペロブスカイト型化合物の板状単結晶の
作製方法に関する。
等に有用な層状ペロブスカイト型化合物の板状単結晶の
作製方法に関する。
(従来技術およびその問題点)
超格子材料は、その量子井戸内の励起子による非線形特
性を用いることにより、光双安定素子として光通信や光
コンピューターへの応用が見込まれている。
性を用いることにより、光双安定素子として光通信や光
コンピューターへの応用が見込まれている。
このうち、一般式 (C−H2−INH3)2 MX4
(Mは、Pb、 Cd、 Cu、 Fe、 Co及びM
nから選択される一種の金属元素、Xは、I、Br及び
Clから選択される少なくとも一種のハロゲン元素を示
し、n=1〜18の整数である。)、及び、 一般式 NH8C,H!、NH3MX4(Mは、Pb、
Cd、 Cu、 Fe、 Co及びMnから選択され
る一種の金属元素、Xは、I、Br及びC1から選択さ
れる少なくとも一種のハロゲン元素を示し、m=2〜8
の整数である。) で表される層状ペロブスカイト型化合物は、その分子自
体が半導体部分(MX、部分)と絶縁体部分(アルキル
鎖部分)とから形成されていることから、層間距離等が
よくコントロールされた良好な量子井戸構造を有する材
料として注目されており、例えば、J、Crystal
Growth、43,213−223(1978)
、Bull、Chem、Soc、Jpn、、59,56
3−567(1986)、5olid 5tate C
ommn、、69,933−939(1989)等で報
告されている。
(Mは、Pb、 Cd、 Cu、 Fe、 Co及びM
nから選択される一種の金属元素、Xは、I、Br及び
Clから選択される少なくとも一種のハロゲン元素を示
し、n=1〜18の整数である。)、及び、 一般式 NH8C,H!、NH3MX4(Mは、Pb、
Cd、 Cu、 Fe、 Co及びMnから選択され
る一種の金属元素、Xは、I、Br及びC1から選択さ
れる少なくとも一種のハロゲン元素を示し、m=2〜8
の整数である。) で表される層状ペロブスカイト型化合物は、その分子自
体が半導体部分(MX、部分)と絶縁体部分(アルキル
鎖部分)とから形成されていることから、層間距離等が
よくコントロールされた良好な量子井戸構造を有する材
料として注目されており、例えば、J、Crystal
Growth、43,213−223(1978)
、Bull、Chem、Soc、Jpn、、59,56
3−567(1986)、5olid 5tate C
ommn、、69,933−939(1989)等で報
告されている。
前記文献における層状ペロブスカイト型化合物の結晶は
、ゲル成長法や溶液からの析出法で作製されたものであ
る。
、ゲル成長法や溶液からの析出法で作製されたものであ
る。
しかしながら、ゲル成長法においては、結晶の作製にお
いて用いる塩類等により、結晶自体の純度低下は避けら
れず、層状構造の乱れを招いてしまう欠点があり、また
結晶の成長時間が遅く、数カ月で数鵬程度のものしか得
られないという問題があった。
いて用いる塩類等により、結晶自体の純度低下は避けら
れず、層状構造の乱れを招いてしまう欠点があり、また
結晶の成長時間が遅く、数カ月で数鵬程度のものしか得
られないという問題があった。
一方、溶液からの析出法においては、従来法では結晶作
製容器の壁面(底や側面)から成長するため、極めて脆
弱な板状結晶を破損することなく容器から取り出すこと
は困難であり、また100μm程度の厚い結晶しか得ら
れないため、材料自身による吸収が多大になる等の悪影
響があった。
製容器の壁面(底や側面)から成長するため、極めて脆
弱な板状結晶を破損することなく容器から取り出すこと
は困難であり、また100μm程度の厚い結晶しか得ら
れないため、材料自身による吸収が多大になる等の悪影
響があった。
(問題点を解決するための技術的手段)本発明は、一般
式 (C,、H2,、、NH3)Z MX4(Mは、P
b、 Cd、 Cu、 Fe、 Co及びMnから選択
される一種の金属元素、Xは、I、Br及びC1から選
択される少なくとも一種のハロゲン元素を示し、n=1
−18の整数である。)、又は、 一般式 N H:I C−Hz−N H:l M X
4(Mは、Pb、、Cd、 Cu、 Fe、 Co及び
Mnから選択される一種の金属元素、Xは、I、Br及
びClから選択される少なくとも一種のハロゲン元素を
示し、m−2〜8の整数である。) で表される層状ペロブスカイト型化合物を結晶化させる
に際し、界面を形成する2種以上の溶剤を用い、その界
面で結晶を析出させることを特徴とする層状ペロブスカ
イト型化合物の板状単結晶の作製方法に関する。
式 (C,、H2,、、NH3)Z MX4(Mは、P
b、 Cd、 Cu、 Fe、 Co及びMnから選択
される一種の金属元素、Xは、I、Br及びC1から選
択される少なくとも一種のハロゲン元素を示し、n=1
−18の整数である。)、又は、 一般式 N H:I C−Hz−N H:l M X
4(Mは、Pb、、Cd、 Cu、 Fe、 Co及び
Mnから選択される一種の金属元素、Xは、I、Br及
びClから選択される少なくとも一種のハロゲン元素を
示し、m−2〜8の整数である。) で表される層状ペロブスカイト型化合物を結晶化させる
に際し、界面を形成する2種以上の溶剤を用い、その界
面で結晶を析出させることを特徴とする層状ペロブスカ
イト型化合物の板状単結晶の作製方法に関する。
本発明における層状ペロブスカイト型化合物は、一般式
(C,H,、。INH:l)Z MX4、又は、一般
式 NH3C,H2,NH,MX4で表される。
(C,H,、。INH:l)Z MX4、又は、一般
式 NH3C,H2,NH,MX4で表される。
前記一般式において、Mは、Pb、 Cd、 Cu、
Fe。
Fe。
Co及びMnから選択される一種の金属元素であり、X
は、I、Br及びClから選択される少なくとも−種の
ハロゲン元素である。
は、I、Br及びClから選択される少なくとも−種の
ハロゲン元素である。
また、n=1〜18、m −2〜8の整数である。
前記一般式におけるアルキル鎖は、直鎮状でも分枝状で
もよい。
もよい。
前記層状ペロブスカイト型化合物は、以下の方法で合成
される。
される。
まず、C,IH,□+ N Hz又はNH2C,H2,
NH2とハロゲン化水素HXとの中和反応により、それ
ぞれClIH2□、NH,X又はXNH3C,H2,N
H,Xを得る。この反応は通常、水やアルコール等の原
料と実質的に反応しない溶剤中で行われ、次に溶剤を除
去した後、未反応物等を適当な溶剤で洗浄して除(。
NH2とハロゲン化水素HXとの中和反応により、それ
ぞれClIH2□、NH,X又はXNH3C,H2,N
H,Xを得る。この反応は通常、水やアルコール等の原
料と実質的に反応しない溶剤中で行われ、次に溶剤を除
去した後、未反応物等を適当な溶剤で洗浄して除(。
次いで、得られたアンモニウム塩とMX2とを両者可溶
な溶剤中で反応することにより、層状ペロブスカイト型
化合物を得ることができる。
な溶剤中で反応することにより、層状ペロブスカイト型
化合物を得ることができる。
本発明において、界面を形成する2種以上の溶剤として
は、酢酸エチル、酢酸プロピルあるいは酢酸ブチル等の
酢酸エステルと水、酢酸エステルとメタノールと水、酢
酸エステルとエタノールと水、ベンゼンと水、トルエン
と水、クロロホルムと水、塩化メチレンと水、ヘキサン
と水、石油エーテルと水、ヘキサンとメタノールと水等
が挙げられる。
は、酢酸エチル、酢酸プロピルあるいは酢酸ブチル等の
酢酸エステルと水、酢酸エステルとメタノールと水、酢
酸エステルとエタノールと水、ベンゼンと水、トルエン
と水、クロロホルムと水、塩化メチレンと水、ヘキサン
と水、石油エーテルと水、ヘキサンとメタノールと水等
が挙げられる。
溶剤の比率は、界面を形成し得る比率であればよいが、
上層側の量が少なすぎると、析出する結晶が小さくなっ
てしまうので好ましくない。
上層側の量が少なすぎると、析出する結晶が小さくなっ
てしまうので好ましくない。
本発明において、前記溶剤の界面で層状ペロフスカイト
型化合物の結晶を析出させる方法としては、その前駆体
であるアンモニウム塩及びMX2とを前記溶剤中に加熱
溶解した後、 (1)静置して徐冷する方法 (2)静置状態で上層の溶剤を蒸発させて濃縮する方法 (3)静置して徐冷しながら上層の溶剤を蒸発させて濃
縮する方法 等が用いられる。
型化合物の結晶を析出させる方法としては、その前駆体
であるアンモニウム塩及びMX2とを前記溶剤中に加熱
溶解した後、 (1)静置して徐冷する方法 (2)静置状態で上層の溶剤を蒸発させて濃縮する方法 (3)静置して徐冷しながら上層の溶剤を蒸発させて濃
縮する方法 等が用いられる。
この方法において、アンモニウム塩及びM X zの比
率は、当量よりもアンモニウム塩を過剰に、好ましくは
10%以上過剰に用いたほうが良好な単結晶を得ること
ができる。
率は、当量よりもアンモニウム塩を過剰に、好ましくは
10%以上過剰に用いたほうが良好な単結晶を得ること
ができる。
また、前記方法において、前駆体の代わりに予め合成し
た層状ペロブスカイト型化合物を用いてもよい。
た層状ペロブスカイト型化合物を用いてもよい。
(発明の効果)
本発明によれば、前記一般式で表される層状ペロブスカ
イト型化合物の板状単結晶を容易に得ることが出来る。
イト型化合物の板状単結晶を容易に得ることが出来る。
この板状単結晶は、10μm以下と薄く、超格子材料と
して好適である。また、本発明によれば、この板状単結
晶を極めて短時間(数時間〜数十時間)で得ることがで
き、また析出した結晶は界面に浮遊しているため、結晶
作製容器から容易に取り出すことができ、結晶の破損を
防止−できる。
して好適である。また、本発明によれば、この板状単結
晶を極めて短時間(数時間〜数十時間)で得ることがで
き、また析出した結晶は界面に浮遊しているため、結晶
作製容器から容易に取り出すことができ、結晶の破損を
防止−できる。
(実施例)
以下に、実施例を示して本発明の詳細な説明する。
実施例1
フラスコに水200d及びn−デシルアミン13.7g
を投入し、攪拌しながら9.4%ヨウ化水素酸120g
(Hlll、2g相当)を添加し、さらに還流冷却管を
装着して60〜70°Cで2時間加熱した。次いで、水
を減圧留去した後、エチルエーテル100.dを加え、
洗浄・濾過した。この洗浄・濾過操作を3回繰り返した
後、室温で減圧乾燥して、アンモニウム塩(C+。H,
、NH3I)を得た。元素分析値は以下の通りであった
。
を投入し、攪拌しながら9.4%ヨウ化水素酸120g
(Hlll、2g相当)を添加し、さらに還流冷却管を
装着して60〜70°Cで2時間加熱した。次いで、水
を減圧留去した後、エチルエーテル100.dを加え、
洗浄・濾過した。この洗浄・濾過操作を3回繰り返した
後、室温で減圧乾燥して、アンモニウム塩(C+。H,
、NH3I)を得た。元素分析値は以下の通りであった
。
HNI
42.25 B、36 4.80 44.72wt%
42.11 8.48 4.91 44.49(計算値
)次に、広口すり合わせ容器に酢酸エチル15af及び
水35威を採取し、これに前記アンモニウム塩0.25
0 g (0,877mm+ol)及びヨウ化鉛0.0
20 g (0,0434++u++ol)を添加し、
70〜80°Cに加熱して溶解した。次いで、室温まで
放冷した後、2〜5°C/hrの速度で冷却し、0〜4
°Cで一夜静置して結晶を析出・成長させた。界面に析
出している板状結晶をすくい上げ、冷水中を通した後、
室温で真空乾燥した。
42.11 8.48 4.91 44.49(計算値
)次に、広口すり合わせ容器に酢酸エチル15af及び
水35威を採取し、これに前記アンモニウム塩0.25
0 g (0,877mm+ol)及びヨウ化鉛0.0
20 g (0,0434++u++ol)を添加し、
70〜80°Cに加熱して溶解した。次いで、室温まで
放冷した後、2〜5°C/hrの速度で冷却し、0〜4
°Cで一夜静置して結晶を析出・成長させた。界面に析
出している板状結晶をすくい上げ、冷水中を通した後、
室温で真空乾燥した。
得られた板状結晶の厚みは、5〜10μmであり、大き
さは0.5〜1×20〜40mであった。
さは0.5〜1×20〜40mであった。
この結晶の元素分析値(Pbは■CPによる)は以下の
通りであった。
通りであった。
CHN I Pb
23.1B 4.60 2.68 49.52 20
wt%23.29 4.69 2.72 49.
21 20.09 (計算値)また、この板状結晶の
X線回折を測定した結果を第1図に示す。C軸方向の面
間隔は平均42.49人(標準偏差0.08 >であっ
た。
wt%23.29 4.69 2.72 49.
21 20.09 (計算値)また、この板状結晶の
X線回折を測定した結果を第1図に示す。C軸方向の面
間隔は平均42.49人(標準偏差0.08 >であっ
た。
さらに、液体窒素中にて、板状結晶の反射スペクトル及
び発光スペクトルを測定した結果をそれぞれ第2図及び
第3図に示す。第2図において、4915人より長波長
域にみられるチャートの波形は、結晶の表面と裏面の間
での干渉によるものと考えられ、得られた結晶が薄く、
平滑であることがわかる。
び発光スペクトルを測定した結果をそれぞれ第2図及び
第3図に示す。第2図において、4915人より長波長
域にみられるチャートの波形は、結晶の表面と裏面の間
での干渉によるものと考えられ、得られた結晶が薄く、
平滑であることがわかる。
比較例1
窒素流通口を有する容器に水200dを採取し、実施例
1と同様にして得られたアンモニウム塩0゜250 g
(0,877auwol)及びヨウ化鉛0.202g
(0,439+wmol)を添加し、70〜80°C
に加熱して溶解した。次いで、窒素を流通して水を蒸発
させながら徐冷し、結晶を析出・成長させた。
1と同様にして得られたアンモニウム塩0゜250 g
(0,877auwol)及びヨウ化鉛0.202g
(0,439+wmol)を添加し、70〜80°C
に加熱して溶解した。次いで、窒素を流通して水を蒸発
させながら徐冷し、結晶を析出・成長させた。
容器底部に析出した結晶を取り出し、冷水中を通した後
、室温で真空乾燥した。
、室温で真空乾燥した。
得られた結晶の厚みは、80〜130μmであり、大き
さは0.2〜0.5 X O15〜1InI11であっ
た。
さは0.2〜0.5 X O15〜1InI11であっ
た。
また、この結晶のX線回折、反射スペクトル及び発光ス
ペクトルを測定した結果、X線回折及び発光スペクトル
は実施例1で得られた結晶とほぼ同様であったが、反射
スペクトルにおいては、実施例1でみられた干渉現象は
現れなかった。
ペクトルを測定した結果、X線回折及び発光スペクトル
は実施例1で得られた結晶とほぼ同様であったが、反射
スペクトルにおいては、実施例1でみられた干渉現象は
現れなかった。
第1図は、本発明の実施例1で得られた板状結晶のX線
回折スペクトルを表す図であり、第2図は、前記板状結
晶の反射スペクトルを表す図であり・、第3図は、前記
板状結晶の発光スペクトルを表す図である。
回折スペクトルを表す図であり、第2図は、前記板状結
晶の反射スペクトルを表す図であり・、第3図は、前記
板状結晶の発光スペクトルを表す図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 一般式(C_nH_2_n_+_1NH_3)_2MX
_4(Mは、Pb、Cd、Cu、Fe、Co及びMnか
ら選択される一種の金属元素、Xは、I、Br及びCl
から選択される少なくとも一種のハロゲン元素を示し、
n=1〜18の整数である。)、又は、 一般式NH_3C_mH_2_mNH_3MX_4(M
は、Pb、Cd、Cu、Fe、Co及びMnから選択さ
れる一種の金属元素、Xは、I、Br及びClから選択
される少なくとも一種のハロゲン元素を示し、m=2〜
8の整数である。) で表される層状ペロブスカイト型化合物を結晶化させる
に際し、界面を形成する2種以上の溶剤を用い、その界
面で結晶を析出させることを特徴とする層状ペロブスカ
イト型化合物の板状単結晶の作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2193940A JPH0483787A (ja) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | 層状ペロブスカイト型化合物の板状単結晶の作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2193940A JPH0483787A (ja) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | 層状ペロブスカイト型化合物の板状単結晶の作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0483787A true JPH0483787A (ja) | 1992-03-17 |
Family
ID=16316276
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2193940A Pending JPH0483787A (ja) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | 層状ペロブスカイト型化合物の板状単結晶の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0483787A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6716927B2 (en) * | 2000-12-15 | 2004-04-06 | Japan Science And Technology Agency | Perovskite-type organic/inorganic lamellar polymer |
| CN104131352A (zh) * | 2014-07-17 | 2014-11-05 | 南京信息工程大学 | 大尺寸钙钛矿结构甲胺碘铅晶体的制备方法 |
| CN104141166A (zh) * | 2014-07-17 | 2014-11-12 | 南京信息工程大学 | 大尺寸钙钛矿结构甲胺溴铅晶体的制备方法 |
| JP2018039804A (ja) * | 2016-09-06 | 2018-03-15 | 旭化成株式会社 | 有機無機金属化合物 |
-
1990
- 1990-07-24 JP JP2193940A patent/JPH0483787A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6716927B2 (en) * | 2000-12-15 | 2004-04-06 | Japan Science And Technology Agency | Perovskite-type organic/inorganic lamellar polymer |
| CN104131352A (zh) * | 2014-07-17 | 2014-11-05 | 南京信息工程大学 | 大尺寸钙钛矿结构甲胺碘铅晶体的制备方法 |
| CN104141166A (zh) * | 2014-07-17 | 2014-11-12 | 南京信息工程大学 | 大尺寸钙钛矿结构甲胺溴铅晶体的制备方法 |
| JP2018039804A (ja) * | 2016-09-06 | 2018-03-15 | 旭化成株式会社 | 有機無機金属化合物 |
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