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.

Ag/Bi_(2)O_(3)纳米块自供能紫外探测器的制备及性能

为了实现在无外部供能下对紫外光的有效探测,基于Ag修饰的Bi_(2)O_(3)纳米块(Ag/Bi_(2)O_(3))纳米块制备了自供能紫外探测器。通过煅烧法制备Bi_(2)O_(3)纳米块,随后采用室温溶液法在其表面沉积Ag纳米粒子,进而成功制备了Ag/Bi_(2)O_(3)纳米块,且对所制备样品的晶体结构和微观形貌等进行了表征。结果表明,Ag/Bi_(2)O_(3)纳米块的平均尺寸约为1μm,且Ag纳米粒子随机分布在Bi_(2)O_(3)纳米块表面。将涂覆Ag/Bi_(2)O_(3)纳米块的FTO作为工作电极,并进一步构建了自供能紫外探测器。在365 nm的紫外光照射下,Ag/Bi_(2)O_(3)纳米块紫外探测器能在零偏压下实现对紫外光的快速检测,这证实其具有自供能特性。相比于Bi_(2)O_(3)纳米块紫外探测器,Ag/Bi_(2)O_(3)纳米块紫外探测器的光电流得到明显提升,上升和下降时间分别缩短至29.1 ms和40.2 ms,并具有良好的循环稳定性。

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)O_(2)Se纳米线的生长及其超导量子干涉器件

Bi_(2)O_(2)Se是一种新型半导体材料,具有载流子迁移率高、空气中稳定和自旋轨道耦合强等优点,并且其合成方法多种多样,应用范围十分广泛.但已有研究大多集中在其二维薄膜,本文介绍一种使用三温区管式炉通过化学气相沉积生长Bi_(2)O_(2)Se一维纳米线的方法,研究了云母衬底处于水平方向不同位置以及竖直方向不同高度对Bi_(2)O_(2)Se纳米线生长的影响,并归纳出适于其生长的优化条件.之后,基于生长的Bi_(2)O_(2)Se纳米线构建了超导量子干涉器件,并观测到随磁场的超导量子干涉,为拓宽Bi_(2)O_(2)Se纳米线的应用提供了思路.

基于Bi_(2)O_(3)/g-C_(3)N_(4)复合材料的自供能紫外探测器的制备及性能研究

为了获得高性能的自供能紫外探测器,结合热聚法和溶液法成功制备了Bi_(2)O_(3)/g-C_(3)N_(4)复合材料,并对其微观形貌、晶体结构、元素组成及价态进行了表征。结果表明,Bi_(2)O_(3)呈蜂窝状结构的块体,其附着在具有层状结构的g-C_(3)N_(4)纳米片上。基于该异质结制备了无需外加偏压即能工作的紫外探测器。在紫外光照射下,Bi_(2)O_(3)/g-C_(3)N_(4)光电探测器能够立即产生光电流并达到最大稳定值约0.43μA,相比于Bi_(2)O_(3)纳米块紫外探测器,其光电流提升了约1.05倍。值得注意的是,Bi_(2)O_(3)/g-C_(3)N_(4)紫外探测器还展现出了快的响应速度(约181.7 ms),并且其光电流与入射光强也具有良好的线性关系,表明该器件对不同强度的紫外光均能实现快速且稳定的探测。

γ-Fe_(2)O_(3) 量子点/Bi_(2)Te_(2.7)Se_(0.3)纳米复合材料的制备及热电性能研究

采用溶剂热法合成出γ-Fe_(2)O_(3) 量子点,并利用室温闪烧法合成了Bi_(2)Te_(2.7)Se_(0.3)化合物。将γ-Fe_(2)O_(3) 量子点添加到Bi_(2)Te_(2.7)Se_(0.3)粉料中,通过放电等离子烧结法制备出γ-Fe_(2)O_(3) 量子点/Bi_(2)Te_(2.7)Se_(0.3)纳米复合块体材料,研究了γ-Fe_(2)O_(3) 量子点添加对Bi_(2)Te_(2.7)Se_(0.3)物相、微观结构及热电性能的影响。结果表明:添加质量分数为5%以内γ-Fe_(2)O_(3) 量子点未对Bi_(2)Te_(2.7)Se_(0.3)的物相产生明显影响,γ-Fe_(2)O_(3) 量子点分散在Bi_(2)Te_(2.7)Se_(0.3)层状晶粒间,且降低了Bi_(2)Te_(2.7)Se_(0.3)的晶粒尺寸。随着γ-Fe_(2)O_(3) 添加量的增加,材料的载流子浓度和迁移率均下降,使得电导率和塞贝克(Seebeck)系数同时降低,导致功率因子下降,而热导率也获得了显著降低,使得ZT值略有增加,纯样和添加质量分数为5%γ-Fe_(2)O_(3) 量子点样品的最大ZT值分别为0.407和0.418。

Te元素掺杂Bi_2Se_3拓扑绝缘体纳米线的反弱局域效应（英文）

采用Au催化的固-液-气(VLS)方法制备了单晶Bi_2Se_3和Bi_2(Te_xSe_(1-x))_3纳米线,研究了单根纳米线器件的输运性质.在对单根Bi_2(Te_xSe_(1-x))3(x=0.26)纳米线的低温磁输运测试中观察到反弱局域效应,说明样品中存在较强的自旋-轨道耦合.结果表明,Te掺杂可以有效抑制体电导对输运过程的影响.通过对不同温度下的磁电导曲线进行拟合,得到了电子的退相干长度l_φ,l_φ从1.5 K时的389 nm减小至20 K时的39 nm,遵循l_φ∝T^(-0.96)指数变化规律.分析表明,在Te掺杂样品的输运过程中,电子-电子散射和电子-声子散射均起到了十分重要的作用.

Bi_2Te_3纳米颗粒和纳米线的溶剂热合成及组织特征

分别以吡啶、无水乙醇为反应介质,以NaBH4为还原剂,采用溶剂热合成方法,在150℃下反应24h制备了平均晶粒尺寸为1520nm的Bi2Te3纳米粒子。采用相同的合成方法,以去离子水为反应介质,合成了直径为3080nm,长径比大于100的Bi2Te3纳米线。XRD和TEM分析表明,随着溶剂介电常数和极性增加,所生成产物的物相纯度、结晶度增高,晶粒尺寸增大。

电化学组装一维纳米线阵列p型Bi_2Te_3温差电材料

对p型Bi_2Te_3温差电材料的电沉积过程进行了研究,分析了添加剂对电沉积过程的影响.在此基础上,以孔径为50nm的阳极氧化铝多孔膜为模板,采用直流电沉积技术,在氧化铝多孔模板的纳米级微孔内电化学组装出了P型Bi_2Te_3纳米线阵列温差电材料.性能研究表明,P型Bi_2Te_3纳米线阵列的温差电性能远远超过具有相同组成的块状温差电材料。

Mg_(3)Bi_(2)/Mg_(2)Sn纳米复合膜的微结构及热电性能

利用高真空磁控溅射技术,通过高纯Mg靶和自制Mg-Bi-Sn合金靶的顺序溅射沉积,制备了Mg_(3)Bi_(2)/Mg_(2)Sn纳米复合薄膜。沉积薄膜的晶体结构和相组成由X射线衍射(XRD)图谱确定,表面形貌和化学成分用场发射扫描电子显微镜(FESEM)和能谱仪(EDS)进行观察、测量和分析。沉积薄膜的载流子浓度和迁移率通过霍尔实验获得,电导率和Seebeck系数由Seebeck/电阻测试分析系统进行测量。结果表明,沉积薄膜由Mg_(3)Bi_(2)和Mg_(2)Sn两相组成,随着薄膜中Mg_(2)Sn含量的增加,沉积薄膜的室温载流子浓度增加而迁移率下降。在整个测试温度范围内,随薄膜中Mg_(2)Sn含量的增加,薄膜Seebeck系数不断升高而电导率下降。Mg_(2)Sn相原子含量为28.22%的沉积薄膜在155℃获得最高功率因子为1.2 mW·m^(-1)·K^(-2)。在Mg_(3)Bi_(2)薄膜中加入适量的Mg_(2)Sn第二相,可明显提升Mg_(3)Bi_(2)薄膜材料的功率因子。

多元醇法制备和表征Sb_2Se_3纳米线

以自制的NaHSe乙醇溶液为硒源,在PEG-400无水体系中采用多元醇法,在180℃生长10h制备了直径100-200nm,长度可达十几微米的纳米线.产物通过XRD、TEM、HRTEM、FESEM、EDS和UV-Vis等手段进行了表征,并研究了不同多元醇对产物形貌的影响.研究表明,PEG-400作为结构导向剂在制备一维Sb2Se3纳米线中发挥着至关重要的作用,并且无水环境为纳米晶的生长提供了更加纯净的条件,有利于制备高质量的纳米晶.

电化学制备Bi_2Te_3纳米线用于微型温差发电器(英文)

借助于电化学沉积的方法,在氧化铝纳米孔内生长Bi2Te3材料,从而形成温差电纳米线阵列．利用SEM, XRD and TEM分析手段对制备的纳米线形貌和结构进行了分析,测量了纳米线的组成和温差电性能．p型和n型 Bi2Te3纳米线材料的Seebeck系数经过测量分别为260μv／K和-188μV／K(307 K),比同类的块状温差电材料性能高．同时研究了沉积电位对氧化铝模板中纳米孔的填充率的影响,并对纳米线阵列的电阻进行了测量．尝试了利用n型和p型Bi2Te3纳米线阵列制备一种新型的微型温差发电器．

电化学沉积制备Bi_(2)Se_(3)薄膜及其光电性能研究

作为量子物质的奇异态,拓扑绝缘体在新一代电子和光电子器件领域得到了广泛应用。因其金属表面态共存和较窄的带隙(0.3 eV),导致Bi_(2)Se_(3)具有超快电荷传输能力和红外光吸收能力,使其成为新体制光电器件的研究热点。采用恒电位沉积法在酸性电解质溶液中ITO基底上进行电化学沉积Bi_(2)Se_(3)薄膜,通过控制变量法确定Bi_(2)Se_(3)薄膜的生长条件是溶液pH值为0.2~0.8、沉积电位-0.15 V vs.Ag/AgCl和沉积时间1 h;同时,采用场发射透射电子显微镜、X射线衍射仪等表征技术对Bi_(2)Se_(3)薄膜的结构与形貌进行了研究。最后,研究了基于Bi_(2)Se_(3)薄膜光电探测器的性能,并考察了退火工艺对其光响应特性影响规律,测试结果表明退火后Bi_(2)Se_(3)薄膜在近红外波段具有良好的光电性能,响应度和比探测率分别约为6.3×10^(-5)A/W和2.9×10^(6)cm·Hz 0.5/W。

水热法制备Sb_2Se_3纳米线及其光响应性能研究

采用简单的水热方法成功合成出分散性良好、尺寸均一的Sb2Se3纳米线。研究表明,所合成出的Sb2Se3纳米线直径约20-30 nm,长度达30μm。与此同时,讨论了如乙二胺的浓度、反应时间和形成机制等很多反应参数。还详细研究了Sb2Se3的光响应性能。

SiO_2纳米颗粒复合Bi_2Te_3纳米线阵列的制备

为结合一维纳米材料和纳米颗粒复合材料的优点,本文尝试进行了在氧化铝模板(AAO)中生长Bi2Te3-Si O2纳米颗粒复合纳米线阵列。通过在电化学溶液中添加Si O2纳米颗粒,制备包含纳米颗粒的Bi-Te纳米线阵列。应用XRD、SEM、TEM等方法对合成的样品进行了分析观察。研究发现Si O2纳米颗粒的加入对纳米线的形貌和结构都有明显的影响。在模板法沉积Bi2Te3纳米线阵列时,添加Si O2纳米颗粒将明显改变纳米线生长方式,Bi2Te3纳米线不再是等径的纳米棒,而是枝晶生长过程,最后形成Z字型的不断反复弯折纳米线,该枝晶状纳米线的直径远小于模板的孔径。这一新颖的现象为制备直径更小,并具备精细界面结构的纳米线热电材料提供了一种新的可能途径。

Bi_(2)S_(3)/TiO_(2)纳米锥光阳极的制备及其光电催化降解土霉素

使用两步水热法成功制备了棒状Bi_(2)S_(3)修饰的TiO2纳米锥(TNCs)光阳极材料,通过调节硫元素的含量探索最佳负载,并用于模拟可见光下降解土霉素。对Bi_(2)S_(3)/TNCs光阳极的晶型、元素价态、表面形貌和光电、电化学性能进行了详细的表征。结果表明,Bi_(2)S_(3)/TNCs光阳极显著提高了光电催化性能,表现出更低的电荷转移电阻,光电流密度是TNCs的3倍左右。紫外-可见分光光度计在355nm处测试结果表明,Bi_(2)S_(3)/TNCs光阳极在90min内成功降解了80.3%的土霉素,5次循环后仍保持良好的稳定性。此外,还对带隙能、价带谱、莫特-肖特基曲线和自由基捕获实验进行分析,提出了一种可能的光电催化降解机理。这些结果表明,Bi_(2)S_(3)/TNCs光阳极对降解抗生素具有很大的潜力。

一维α-Bi_2O_3纳米线的合成及光性能

采用溶液沉淀法,以丙酮-水为复合溶剂、正庚烷为油相,在油酸为封端剂的辅助下,在常温常压下高效便捷地合成出了一维α-Bi_2O_3纳米线。采用X射线衍射(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)对产物进行了表征。合成的纳米线直径为50~100nm,长约10μm,长径比为100~200,表面清晰光滑。机理分析表明,油酸在纳米线的形成过程中起着至关重要的作用。紫外-可见光(UV-Vis)吸收光谱表明其在小于455nm的紫外-可见光波段具有明显的光吸收,荧光(PL)光谱表明其在400~600nm具有宽的发射谱带。

Te纳米线模板法加工Bi_2Te_3-Te片式棒热电材料(英文)

以碲纳米线为模板,采用简便的回流法大规模合成了Bi2Te3-Te片式棒一维材料,产量达到90%.利用X射线衍射、扫描电镜、X射线能谱、透射电镜对样品进行了分析.系统的研究了KOH、EDTA以及反应时间对产物结构的影响,提出了这种异质结构的形成机制.本制备方法可以推广到合成其它金属和半导体的一维特殊纳米结构.

MoS_(2)/Bi_(2)Se_(3)异质结的制备及其光致发光性能研究

二硫化钼(MoS_(2))是一种典型的二维材料,因其具备高电子迁移率、可调的带隙和高光吸收度等优异性能被广泛应用于光电子领域.二维硒化铋(Bi_(2)Se_(3))拥有随层数变化的特殊表面态.单层MoS_(2)和多层及少层Bi_(2)Se_(3)薄膜构筑成异质结构时,其光致发光性质可能发生显著改变.该文利用气相沉积法成功制备了单层MoS_(2)单晶和5层及较厚的Bi_(2)Se_(3)薄膜,并通过转移法成功构筑了基于5层及较厚的Bi_(2)Se_(3)薄膜的MoS_(2)/Bi_(2)Se_(3)垂直异质结.在此基础上,结合拉曼、光致发光(PL)测试技术,对两种异质结中的激子发光、界面间相互作用和电荷转移进行了研究,发现基于5层Bi_(2)Se_(3)的MoS_(2)/Bi_(2)Se_(3)异质结具有PL显著增强现象,而基于较厚的Bi_(2)Se_(3)的MoS_(2)/Bi_(2)Se_(3)异质结的PL却明显减弱.研究结果表明二维Bi_(2)Se_(3)随层数可变的表面态对MoS_(2)的光学性能具有显著的调制效应.

生长温度对Cr原子掺杂在Bi_(2)Se_(3)中位置及磁性的影响

本文报道用分子束外延(Molecular Beam Epitaxy:MBE)技术制备了优良的铬(Cr)掺杂硒化铋(Cr-Bi_(2)Se_(3))薄膜样品。通过反射高能电子衍射(Reflective High Energy Electron Diffraction:RHEED)、X射线衍射(X-ray diffraction:XRD)技术和电磁输运系统对Cr-Bi_(2)Se_(3)进行测试。实验结果显示:较低的生长温度下Cr进入Bi_(2)Se_(3)中替代Bi位形成Cr Bi;较高的生长温度下Cr进入Bi_(2)Se_(3)中的范德瓦尔斯间隙形成层间(Interlayer)CrI,这一区别导致Cr-Bi_(2)Se_(3)在生长速率及磁性等方面表现出不同的性质。所以可以通过控制生长温度来调制Cr的掺杂位置,得到更理想的效果。