轻元素、化合物掺杂Bi 2 Se 3 单晶的输运性质研究

发布时间：2023-05-08 04:33

　　拓扑绝缘体(TI)这一类新型量子态从近现代以来在凝聚态物理中成为人们探索新潮。这类物质的性质是材料体内是属于绝缘态而表面或者边界是金属态,其特殊的性质和以往的金属或者绝缘材料有很大的不同。材料的表面态对于杂质等其它因素的影响较小且能被时间反演对称保护,这一性质使得电子能进行无散耗的运输。有相关预言提到这类材料和其它物质的结合(超导体或磁性材料)能够得到奇异的特性,这一特性使得它在制造量子器件以及自旋电子学或其它方向均具有研究的意义。TI中选择三维(3D)材料里最具备探索价值的Bi₂Se₃作为探讨目标。Bi₂Se₃相对其它同类材料结构简单使得相的合成变得容易,拥有很大的能隙以及材料表面有Dirac单锥,且该体系可以引入铁磁性,很大程度上会出现量子霍尔效应。但是试验后得到的Bi₂Se₃和真正的TI有所差距,绝大多数的Bi₂Se₃有Se位空缺的状态,即费米能级偏移带隙间使其很难透过体态来对材料的表面态有所贡献。由于掺杂...

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 拓扑绝缘体
        1.1.1 三维(3D)拓扑绝缘体
        1.1.2 拓扑学
        1.1.3 绝缘态
        1.1.4 自旋电子学
    1.2 拓扑绝缘体硒化铋的研究进展
        1.2.1 硒化铋块材的制备方法
        1.2.2 硒化铋的掺杂效应
        1.2.3 量子振荡现象(Shubnikov-de Hass)
        1.2.4 铁磁序
        1.2.5 超导相
    1.3 本文思路及主要内容
第二章 样品制备和测试
    2.1 样品制备
        2.1.1 轻元素与硒化铋掺杂样品制备
        2.1.2 化合物与硒化铋掺杂样品制备
    2.2 实验仪器和样品的表征
        2.2.1 X-射线衍射仪
        2.2.2 扫描电子显微镜
        2.2.3 激光拉曼光谱仪
        2.2.4 物性测量系统
    2.3 本章小结
第三章 轻元素与硒化铋掺杂的研究
    3.1 引言
    3.2 锂掺杂硒化铋的特性研究
        3.2.1 锂掺杂硒化铋的样品的制备
        3.2.2 锂掺杂硒化铋的晶体结构分析
        3.2.3 锂掺杂硒化铋的微观形貌分析
        3.2.4 锂掺杂硒化铋的电输运特性分析
        3.2.5 锂掺杂硒化铋总结
    3.3 硼掺杂硒化铋的性能研究
        3.3.1 硼掺杂硒化铋的样品的制备
        3.3.2 硼掺杂硒化铋的晶体结构分析
        3.3.3 硼掺杂硒化铋的微观形貌分析
        3.3.4 硼掺杂硒化铋的电输运特性分析
        3.3.5 硼掺杂硒化铋的磁输运特性分析
        3.3.6 硼掺杂硒化铋总结
    3.4 碳掺杂硒化铋的性能研究
        3.4.1 碳掺杂硒化铋的样品的制备
        3.4.2 碳掺杂硒化铋的晶体结构分析
        3.4.3 碳掺杂硒化铋的微观形貌分析
        3.4.4 碳掺杂硒化铋的电输运特性分析
        3.4.5 碳掺杂硒化铋的磁输运特性分析
        3.4.6 碳掺杂硒化铋总结
    3.5 本章小结
第四章 化合物与硒化铋掺杂的研究
    4.1 柠檬酸、碳化硼与硒化铋掺杂的研究
    4.2 铁硒与硒化铋掺杂的研究
    4.3 本章小结
结论
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果



本文编号：3811995