拓?fù)浣^緣體納米結(jié)構(gòu)的可控生長與表面性能.pdf_第1頁
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文檔簡介

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越來越多的關(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),并且受時間反演對稱性保護。這些奇特的性質(zhì)使其在自旋器件、量子計算、微納電子器件等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。能否實現(xiàn)對拓?fù)浣^緣體材料的可控制備,對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。利用開爾文力顯微鏡對拓?fù)浣^緣體納米片的表面電荷和電勢分布等表面靜電性質(zhì)進行了系統(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)研究了生長時間、生長壓強以及基底的放置方式對納米結(jié)構(gòu)形貌演化的影響。
  2.利用開爾文力顯微鏡,對二氧化硅基底上生長的碲化鉍和硒化鉍納米片的

3、表面電勢進行了研究,發(fā)現(xiàn)其表面電勢均勻分布,這有利于理解拓?fù)浣^緣體納米電子器件的電學(xué)性質(zhì)。同時對n型摻雜、p型摻雜硅基底上生長的碲化鉍和硒化鉍納米片的表面電勢進行了研究。實驗結(jié)果表明基底對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的碲化銻納米片的表面電勢分布比較均勻,得到了碲化銻納米片的功函數(shù)約為5.016eV左右。

4、我們同時發(fā)現(xiàn)了碲化銻納米片表面的螺旋生長模式。
  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,對其納米結(jié)構(gòu)進行了系統(tǒng)地表征。通過改變Se/Te的比例,對納米片費米能級的調(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相對于大氣環(huán)

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