Bi2Te3一维纳米结构的可控制备与表征

摘要

Bi2Te3因其在室温下具有良好的热电效应而广受关注，当被推断具有三维强拓扑绝缘体结构时更是引起了科学家们的研究热潮。这种材料的表面态是非简并自旋的金属态，这种独特的性质使其可能成为室温低能耗的自旋电子器件。其次纳米尺度的拓扑绝缘体具有好的表面与界面效应，便于研究表面电子态。目前，在拓扑绝缘体领域已经出现了大量理论工作，但是在实验这一领域进展却相对缓慢。其中主要原因之一是难以获得高质量的拓扑绝缘体样品，因此，高纯度的Bi2Te3一维纳米结构的可控制备是目前纳米科技领域的一个重要研究方向。本文主要围绕Bi2Te3一维纳米结构的可控制备来展开。
　　本论文采用化学气相沉积法，利用金做催化剂，以高纯度的Bi2Te3粉末为原料，氩气为载气，通过对反应条件，如管内气压、源区温度、收集温度、载气流量等的控制，实现了对一维Bi2Te3纳米结构的可控生长。并利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、能谱仪及透射电镜等手段对所制备样品的表面结构、微结构及成分等进行了表征。主要内容及结果如下:
　　1、对比利用洁净的硅片与镀有金膜的硅片收集的产物，发现在其他实验条件都相同的情况下，洁净的硅片上收集的产物多为Bi2Te3的片状或块体结构，而利用镀有金膜的硅片收集起来的产物则多为Bi2Te3纳米线，这表明采用纳米金作为催化剂时，从金液滴中析出的Bi2Te3的生长方向受到了限制。
　　2、研究载气流速对产物形貌的影响，通过实验，我们发现当载气流速增大，一维Bi2Te3纳米结构的直径增大，并且产物中块体结构增多。
　　3、探究了收集温度对产物的影响，当收集温度过高时，产物中块体材料所占的比例增大。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 拓扑绝缘体的发现

1．3 一维纳米材料的研究

1．3．1 一维纳米结构的几种基本机构类型

1．3．2 一维纳米材料的生长机制

1．4 本论文研究的内容与意义

第二章 实验方法

2．1 前言

2．2 Bi2Te3一维纳米结构的可控制备实验方案

2．2．1 衬底准备

2．2．2 实验装置

2．2．3 制备过程

2．3 样品的表征与测试

2．3．1 X射线衍射(XRD)

2．3．2 扫描电子显微镜(SEM)

2．3．3 X射线能谱仪(EDS)

2．3．4 透射电子显微镜(TEM)

第三章 金膜对Bi2Te3一维纳米结构的影响

3．1 前言

3．2 样品制备及实验方法

3．3 样品的表征

第四章 不同实验参数对Bi2Te3一维纳米结构的影响

4．1 前言

4．2 样品的制备及实验方法

4．3 Bi2Te3一维纳米结构的形貌及结构成分表征

4．4 实验条件对一维Bi2Te3纳米结构的影响

4．4．1 载气流速对一维Bi2Te3纳米结构的影响

4．4．2 沉积温度对一维Bi2Te3纳米结构的影响

4．5 本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

附录：攻读硕士学位期间论文发表情况

致谢

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