本文關(guān)鍵詞：硒化鉍薄膜及合金結(jié)構(gòu)的制備和性能研究

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【摘要】：基于Bi2Se3、Bi2Te3和Sb2Te3的薄膜及其混晶合金結(jié)構(gòu)不僅是最優(yōu)異的熱電基礎(chǔ)材料,最近還被揭示出是強(qiáng)拓?fù)浣^緣體,因此有可能成為狄拉克固態(tài)量子體系應(yīng)用的基礎(chǔ)材料。本文采用物理氣相沉積薄膜的方法,借助真空管式爐制備Bi2Se3的單晶薄膜,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了該系列化合物的三元及四元合金薄膜生長(zhǎng)研究,通過(guò)一系列測(cè)量手段對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了分析和表征,并重點(diǎn)探討了硒化鉍四元合金薄膜的電學(xué)輸運(yùn)性質(zhì)和三元合金薄膜的光電特性。具體工作內(nèi)容和概括如下:1.物理氣相沉積是一種簡(jiǎn)單實(shí)用的薄膜生長(zhǎng)技術(shù)。我們自行搭建這樣一套系統(tǒng),并通過(guò)物理氣相沉積法,制備出了質(zhì)量較好的Bi2Se3單晶薄膜,通過(guò)XRD的面內(nèi)和面外測(cè)試證明薄膜c軸擇優(yōu)取向生長(zhǎng),SEM圖像表明其表面存在三角螺旋對(duì),并且間接證明拓?fù)浣^緣體的層狀結(jié)構(gòu),為后期多元合金薄膜的制備提供了參照和技術(shù)支持。2.依照方案制備Bi2Se3和Sb2Te3的四元合金薄膜(BixSb2-x)(SeyTe3-y),經(jīng)過(guò)改變生長(zhǎng)條件,成功得到了四元合金薄膜。通過(guò)X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜定量分析(EDS)、霍爾效應(yīng)和拉曼光譜儀對(duì)合金薄膜晶體結(jié)構(gòu)、表面形貌、成份、電學(xué)輸運(yùn)特性和散射機(jī)制等性能進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)隨著x和y的不斷增大,其衍射峰位由Sb2Te3的衍射峰位向Bi2Se3衍射峰位移動(dòng),同時(shí),表面平整度越來(lái)越差,缺陷越來(lái)越多,載流子濃度逐漸減小,遷移率逐漸增加,拉曼散射峰位整體紅移。四元合金薄膜在熱電領(lǐng)域有很大的潛在研究?jī)r(jià)值。3.通過(guò)向Bi2Se3摻雜鈣得到三元合金薄膜Bi2-xCaxSe3,對(duì)其晶體結(jié)構(gòu)和表面形貌進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)其主晶相沒(méi)有發(fā)生變化。通過(guò)綜合物性測(cè)量系統(tǒng)研究它的電學(xué)輸運(yùn)特性,發(fā)現(xiàn)載流子導(dǎo)電類型翻轉(zhuǎn)為P型,并且載流子濃度較單晶薄膜有明顯下降,磁阻曲線證明了反弱局域化的存在。通過(guò)對(duì)三元合金薄膜在可見(jiàn)光以及近紅外光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的透過(guò)率進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)它在近紅外光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的透過(guò)率線性增加,這為三元合金薄膜在紅外探測(cè)器件方面的應(yīng)用提供了可能。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB383.2

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本文編號(hào)：1184087