气相传输法制备大尺寸单晶Bi2Se3纳米片、纳米带

摘要

低维Bi2Se3纳米材料是最新研究发现的一种新型三维拓扑绝缘体材料,在微电子器件和传感器领域具有广阔的应用前景.本研究采用气相传输法在真空石英管中合成了大尺寸单晶Bi2Se3纳米片、纳米带.通过XRD、EDS、Raman、SEM等手段对Bi2Se3纳米片、纳米带的物相结构、组成、表面形貌等进行表征.测试结果表明:气相传输法合成的单晶Bi2Se3纳米片、纳米带相纯度高,结晶性能好,均是{001}取向;Bi2Se3纳米片水平尺寸大,约为15～180 μm; Bi2Se3纳米带长度达860 μm,宽度约5μm.根据不同温度下制备的Bi2Se3纳米片、纳米带SEM照片及其不同方向结合能的差异,分析了其可能的生长机制:在较高温度下沿＜001＞和＜1010＞方向生长速度快,生成大尺寸单晶Bi2Se3纳米片;在较低温度下,沿＜1120＞方向生长速度快,生成大尺寸单晶Bi2Se3纳米带.这些研究结果完善了大尺寸Bi2Se3纳米材料的制备工艺,有望在微电子器件领域得到商业化应用.