拓?fù)浣^緣體納米結(jié)構(gòu)的可控生長(zhǎng)與表面性能.pdf

1、拓?fù)浣^緣體作為一種新穎的量子物質(zhì)態(tài)，最近幾年引起了人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。不同于傳統(tǒng)的金屬與半導(dǎo)體，拓?fù)浣^緣體的內(nèi)部是有帶隙的絕緣體，而在其表面卻呈金屬性。這種金屬態(tài)是由材料特殊的拓?fù)潆娮咏Y(jié)構(gòu)決定的，不依賴于材料結(jié)構(gòu)的具體細(xì)節(jié)，并且受時(shí)間反演對(duì)稱性保護(hù)。這些奇特的性質(zhì)使其在自旋器件、量子計(jì)算、微納電子器件等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。能否實(shí)現(xiàn)對(duì)拓?fù)浣^緣體材料的可控制備，對(duì)于研究這種新的量子態(tài)和相關(guān)電子器件的制備是非常必要的。在本文中，我們采用熱

2、蒸發(fā)法實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量碲化鉍、硒化鉍、碲化銻以及相應(yīng)三元拓?fù)浣^緣體納米片的可控生長(zhǎng)。利用開(kāi)爾文力顯微鏡對(duì)拓?fù)浣^緣體納米片的表面電荷和電勢(shì)分布等表面靜電性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)地研究。論文取得的主要研究結(jié)果如下：
　　1.通過(guò)熱蒸發(fā)法，制備了具有三角、截三角、六角等不同形貌的碲化鉍和硒化鉍納米片。系統(tǒng)研究了生長(zhǎng)時(shí)間、生長(zhǎng)壓強(qiáng)以及基底的放置方式對(duì)納米結(jié)構(gòu)形貌演化的影響。
　　2.利用開(kāi)爾文力顯微鏡，對(duì)二氧化硅基底上生長(zhǎng)的碲化鉍和硒化鉍納米片的

3、表面電勢(shì)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)其表面電勢(shì)均勻分布，這有利于理解拓?fù)浣^緣體納米電子器件的電學(xué)性質(zhì)。同時(shí)對(duì)n型摻雜、p型摻雜硅基底上生長(zhǎng)的碲化鉍和硒化鉍納米片的表面電勢(shì)進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明基底對(duì)納米片具有一定的調(diào)制效應(yīng)，利用基底可以調(diào)節(jié)拓?fù)浣^緣體的表面態(tài)。
　　3.采用熱蒸發(fā)法，在不同基底上成功制備了高質(zhì)量碲化銻納米片。我們發(fā)現(xiàn)高序熱解石墨基底上生長(zhǎng)的碲化銻納米片的表面電勢(shì)分布比較均勻，得到了碲化銻納米片的功函數(shù)約為5.016eV左右。

4、我們同時(shí)發(fā)現(xiàn)了碲化銻納米片表面的螺旋生長(zhǎng)模式。
　　4.采用熱蒸發(fā)法制備了高質(zhì)量三元Bi2(SexTe1-x)3拓?fù)浣^緣體納米片，對(duì)其納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)地表征。通過(guò)改變Se/Te的比例，對(duì)納米片費(fèi)米能級(jí)的調(diào)節(jié)可以達(dá)到0.23eV，并得到了不同組分納米片的功函數(shù)。
　　5.利用機(jī)械微剝離法，制備了不同層數(shù)的石墨烯。在大氣與真空環(huán)境下，發(fā)現(xiàn)其表面電勢(shì)都隨層數(shù)的增加而增加，五層以后達(dá)到塊體值。真空環(huán)境下石墨烯的表面電勢(shì)相對(duì)于大氣環(huán)