拓?fù)浣^緣體Bi2Te3的制備及其摻雜效應(yīng)研究.pdf

1、拓?fù)浣^緣體自發(fā)現(xiàn)以來備受科學(xué)界的關(guān)注，主要是因為它具有不同于傳統(tǒng)意義上的金屬和絕緣體的奇特性能。它的表面具有無能隙的表面態(tài)，表現(xiàn)出金屬行為，并且表面態(tài)的電子自旋方向相反，體內(nèi)是有能隙的絕緣態(tài)，表現(xiàn)出絕緣行為。這種表面態(tài)是由體電子態(tài)的拓?fù)湫再|(zhì)決定的，受時間反演對稱保護，不易受到體系中的缺陷和雜質(zhì)的影響，載流子可在表面無散射、無能量損耗的傳導(dǎo)。因此該類材料在未來計算機電子器件領(lǐng)域具有非常高的科學(xué)價值。其中Bi2Te3材料就是已經(jīng)被證實具有這

2、種奇特性能的拓?fù)洳牧现弧?br>　　本文的主要工作就是采用自助溶劑法通過控制單一變量并結(jié)合熱處理對晶格參數(shù)的影響，尋求在較優(yōu)條件下合成拓?fù)浣^緣體Bi2Te3單晶的實驗室制備方法，并成功制備了拓?fù)浣^緣體Bi2Te3材料的高質(zhì)量單晶樣品。制得的Bi2Te3單晶樣品表面具有亮金屬光澤，質(zhì)地較軟，具有明顯的層狀結(jié)構(gòu)，沿c軸方向以Te(1)-Bi-Te(2)-Bi-Te(1)為周期堆疊生長，屬于六方晶系，空間群為R/3m。
　　本文還對拓

3、撲絕緣體Bi2Te3做了摻雜研究，選用了非磁性元素Cu和磁性元素Fe作為插位摻雜元素。研究表明Cu能很好的插入樣品五原子層(QL-QL)之間，隨插入量的增加晶格參數(shù)c逐漸增大，系列樣品具有明顯的層狀結(jié)構(gòu)，但表面也有少量的Cu析出。所有樣品都表現(xiàn)出金屬特性且電阻隨外加磁場的增加而增大，并未發(fā)現(xiàn)絕緣行為和超導(dǎo)電性。磁電阻隨磁場的增加而增大，隨溫度的增加有明顯減小的趨勢，x=0.15時樣品在9T下MR最大達(dá)到60％。Fe插入樣品也表現(xiàn)出明顯的