拓撲絕緣體Bi2Te3的制備及其摻雜效應研究.pdf

1、拓撲絕緣體自發(fā)現以來備受科學界的關注，主要是因為它具有不同于傳統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)，表現出金屬行為，并且表面態(tài)的電子自旋方向相反，體內是有能隙的絕緣態(tài)，表現出絕緣行為。這種表面態(tài)是由體電子態(tài)的拓撲性質決定的，受時間反演對稱保護，不易受到體系中的缺陷和雜質的影響，載流子可在表面無散射、無能量損耗的傳導。因此該類材料在未來計算機電子器件領域具有非常高的科學價值。其中Bi2Te3材料就是已經被證實具有這

2、種奇特性能的拓撲材料之一。
　　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合熱處理對晶格參數的影響，尋求在較優(yōu)條件下合成拓撲絕緣體Bi2Te3單晶的實驗室制備方法，并成功制備了拓撲絕緣體Bi2Te3材料的高質量單晶樣品。制得的Bi2Te3單晶樣品表面具有亮金屬光澤，質地較軟，具有明顯的層狀結構，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c逐漸增大，系列樣品具有明顯的層狀結構，但表面也有少量的Cu析出。所有樣品都表現出金屬特性且電阻隨外加磁場的增加而增大，并未發(fā)現絕緣行為和超導電性。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最大達到60％。Fe插入樣品也表現出明顯的