碲化鉍納米材料的制備及電子結(jié)構(gòu)和力學(xué)性質(zhì)的模擬.pdf

1、隨著量子霍爾效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，拓撲絕緣體開始走進了科學(xué)家們的視野中。由于拓撲絕緣體是一種特殊的量子物質(zhì)態(tài)，所以其導(dǎo)電性能與傳統(tǒng)的導(dǎo)體與絕緣體的相比完全不同，具體表現(xiàn)為：材料的內(nèi)部是絕緣體，而表面呈現(xiàn)出導(dǎo)體的性質(zhì)。作為拓撲絕緣體中最具代表性物質(zhì)——碲化鉍，具有室溫下最高的熱電優(yōu)值，并且因其具有比較窄的能隙，因而在熱電材料、相變儲能材料以及拓撲絕緣體等方面有著極高的應(yīng)用價值，現(xiàn)如今受到越來越多的科學(xué)家們的關(guān)注。
　　本研究首先采用物理氣相沉

2、積的方法，制備碲化鉍納米材料，并討論相關(guān)的實驗條件對碲化鉍納米材料形貌的影響趨勢。實驗表明，在一定條件下，沉積溫度越高，越容易形成納米線結(jié)構(gòu)；氣體流速越快，越容易形成納米線結(jié)構(gòu)；沉積的基板的晶格參數(shù)與碲化鉍的晶格參數(shù)有差異時，差異越大，越不容易沉積；沉積距離越遠，沉積效果越不好。
　　依據(jù)第一性原理的相關(guān)知識，使用計算機模擬軟件Materials Studio 7.0進行第一性原理的相關(guān)模擬。使用“Reflex”模塊模擬碲化鉍的衍

3、射圖譜，模擬結(jié)果表明，在精度允許的范圍內(nèi)，模擬結(jié)果與實驗結(jié)果基本吻合。使用“CASTEP”模塊模擬碲化鉍的電子能帶圖，分析得出碲化鉍的帶隙能量為0.427 eV，證明了碲化鉍是一種窄帶隙的半導(dǎo)體。
　　依據(jù)分子動力學(xué)的相關(guān)知識，使用計算機模擬軟件Materials Studio 7.0進行分子動力學(xué)的相關(guān)模擬。利用分子動力學(xué)模塊“Discover”進行分子動力學(xué)模擬，模擬不同溫度下的碲化鉍的力學(xué)性能彈性常數(shù)。模擬的結(jié)果表明：模擬得