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文檔簡介
1、基于Bi2Se3、Bi2Te3和Sb2Te3的薄膜及其混晶合金結(jié)構(gòu)不僅是最優(yōu)異的熱電基礎(chǔ)材料,最近還被揭示出是強(qiáng)拓?fù)浣^緣體,因此有可能成為狄拉克固態(tài)量子體系應(yīng)用的基礎(chǔ)材料。本文采用物理氣相沉積薄膜的方法,借助真空管式爐制備Bi2Se3的單晶薄膜,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了該系列化合物的三元及四元合金薄膜生長研究,通過一系列測量手段對其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了分析和表征,并重點(diǎn)探討了硒化鉍四元合金薄膜的電學(xué)輸運(yùn)性質(zhì)和三元合金薄膜的光電特性。具體工作內(nèi)容和概
2、括如下:
1.物理氣相沉積是一種簡單實用的薄膜生長技術(shù)。我們自行搭建這樣一套系統(tǒng),并通過物理氣相沉積法,制備出了質(zhì)量較好的Bi2Se3單晶薄膜,通過XRD的面內(nèi)和面外測試證明薄膜c軸擇優(yōu)取向生長,SEM圖像表明其表面存在三角螺旋對,并且間接證明拓?fù)浣^緣體的層狀結(jié)構(gòu),為后期多元合金薄膜的制備提供了參照和技術(shù)支持。
2.依照方案制備Bi2Se3和Sb2Te3的四元合金薄膜( BixSb2-x)(SeyTe3-y),經(jīng)過改
3、變生長條件,成功得到了四元合金薄膜。通過X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜定量分析(EDS)、霍爾效應(yīng)和拉曼光譜儀對合金薄膜晶體結(jié)構(gòu)、表面形貌、成份、電學(xué)輸運(yùn)特性和散射機(jī)制等性能進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)隨著x和y的不斷增大,其衍射峰位由Sb2Te3的衍射峰位向Bi2Se3衍射峰位移動,同時,表面平整度越來越差,缺陷越來越多,載流子濃度逐漸減小,遷移率逐漸增加,拉曼散射峰位整體紅移。四元合金薄膜在熱電領(lǐng)域有很大的潛在研究價值。
4、
3.通過向Bi2Se3摻雜鈣得到三元合金薄膜Bi2-xCaxSe3,對其晶體結(jié)構(gòu)和表面形貌進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)其主晶相沒有發(fā)生變化。通過綜合物性測量系統(tǒng)研究它的電學(xué)輸運(yùn)特性,發(fā)現(xiàn)載流子導(dǎo)電類型翻轉(zhuǎn)為P型,并且載流子濃度較單晶薄膜有明顯下降,磁阻曲線證明了反弱局域化的存在。通過對三元合金薄膜在可見光以及近紅外光波長范圍內(nèi)的透過率進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)它在近紅外光波長范圍內(nèi)的透過率線性增加,這為三元合金薄膜在紅外探測器件方面的應(yīng)用提供了可能。
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