最近,沈阳材料科学国家(联合)实验室磁性材料与磁学研究部王振华副研究员、张志东研究员和美国凯斯西储大学高翾教授研究组合作通过气相化学沉积(CVD)的方法成功制备了Bi2Te3和不同Se含量掺杂的Bi2Te3的纳米片和纳米线/带,对纳米结构拓扑绝缘体表面态的保护进行了初步研究。发现当Bi2Te3纳米片厚度在10纳米左右时,拉曼光谱在93cm-1和113cm-1出现两个代表反演对称破缺的红外振动模式峰。在表面覆盖PMMA或经过一系列程序制备纳米器件后,这两个振动峰还仍然存在。但是如果把制备的纳米片转移到另一个相同的基片上,这两个峰则消失。说明所制备的纳米片与基片间存在一定的相互作用。随着Bi2Te3纳米带中Se含量的增加,Bi2Te3纳米带导电性可从金属性转变到半导体性质,说明Se的掺杂可以提高纳米带的质量,有效地抑制了缺陷导致的导电体效应,同时提高了表面效应。利用栅极电压可使半导体导电从N型转为P型,而且纳米带厚度对栅极电压的调制有很大影响,其厚度越小N型到P型转变越明显,并且在较高温度也可观察到这种转变。如图是不同厚度样品的 电阻随外加栅电压在不同温度下变化的关系曲线,显示了随栅电压的改变电性从N型转为P型的双极化场效应。
在化学气相沉积的Bi2(Te1-xSex)的纳米带中发现双极化场效应,说明通过掺杂和控制纳米带的厚度可以有效地降低体态对表面态的影响,对于拓扑绝缘体相关的基础性质和最终应用有着重要意义。相关的工作已发表在ACS Nano 7 (2013) 2126。
该项工作的全文链接:http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nn304684b
