Bi_(2)(Se_(0.53)Te_(0.47))_(3)纳米线的制备及其圆偏振光致电流效应

采用化学气相沉积法制备Bi_(2)(Se_(0.53)Te_(0.47))_(3)纳米线,利用扫描电子显微镜和X射线能谱仪对其进行表征,并研究样品的圆偏振光致电流效应(circular photogalvanic effect, CPGE).利用1 064 nm激光激发,分别测试激光入射面垂直于纳米线和平行于纳米线时的CPGE电流.实验结果表明,测得的CPGE电流主要来自纳米线的拓扑表面态.激光垂直入射纳米线时的CPGE电流不为0,说明CPGE电流来源于纳米线能带的六角翘曲效应.本研究测得的Bi_(2)(Se_(0.53)Te_(0.47))_(3)纳米线的CPGE电流比文献报导的Bi2(Te0.23Se0.77)3纳米线增大2倍以上,这是因为Te组分的增加不但使得费米能级更加靠近狄拉克点,还降低了纳米线中载流子复合的概率,二者共同作用,使得CPGE电流增大.

Bi_(2)Se_(3)纳米线的生长及其圆偏振光电流的研究

采用化学气相沉积法制备拓扑绝缘体Bi_(2)Se_(3)纳米线.系统分析生长温度和气体流量对Bi_(2)Se_(3)纳米线的形貌、晶体质量的影响,并研究Bi_(2)Se_(3)纳米线的圆偏振光致电流.研究结果表明,Bi_(2)Se_(3)纳米线的最佳生长温度为530℃,气体流量为30 mL·min^(-1).通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉曼等表征手段,表明所生长的Bi_(2)Se_(3)纳米线具有较高的质量.Bi_(2)Se_(3)纳米线的光电流随着四分之一波片的变化表明,Bi_(2)Se_(3)纳米线具有较强的自旋轨道耦合效应.圆偏振光致电流随入射角的增大而减小,这是因为Bi_(2)Se_(3)的对称性结构为C3V.相比Bi_(2)Se_(3)薄膜或者Bi_(2)Se_(3)纳米片,Bi_(2)Se_(3)纳米线具有更大的CPGE电流,这可能是因为纳米线具有更大的比表面积,可以避免表面态信号淹没在体态信号中.

Bi_(2)Se_(3)纳米片的生长及其圆偏振光电流

采用化学气相沉积法制备三维拓扑绝缘体Bi_(2)Se_(3)纳米片,对其进行详细的表征并研究样品的圆偏振光致电流.在1064 nm圆偏振激光激发下,Bi_(2)Se_(3)纳米片的圆偏振光致电流强度随着入射角的增大而逐渐增大.研究发现,圆偏振光电流强度随着温度的降低先增大后减小,这与动量弛豫时间及电子空穴复合率相关.此外,通过外加离子液体栅压调控Bi_(2)Se_(3)纳米片的圆偏振光致电流,其强度随着外加偏压的增大而减小,这是由于所测得的圆偏振光致电流由拓扑绝缘体Bi_(2)Se_(3)表面信号与二维电子气信号叠加形成,且二者方向相反导致.