摘 要

随着科技技术的日新月异，在纳米级别通过控制材料结构达到控制材料特性的目的成为可能，我们可以探究处于纳米尺度内物质的运动规律，并以此阐明从微观世界到宏观世界的过度，更深层次的人们还可以设计出具备传统材料一些所不具备特性的新型纳米材料，加深材料体系的广度。由上可见纳米材料领域无论在研究价值还是在应用价值上面都有着无可比拟的重要性。

本文拟采用气相输运法在管式升温炉中用高纯度的Bi₂Te₃粉末为原料，通过改变气相反应的条件，例如较低的压强、不同温度、不同沉积时间，制备出Bi₂Te₃二维纳米材料，紧接着利用扫描电子显微镜检测所得纳米结构，以此来找出制备Bi₂Te₃二维纳米材料的合适制备条件，随后通过原子力显微镜对所制备的Bi₂Te₃二维纳米材料的微结构，表面结构进行表征。

研究结果表明：

1. 采用气相输运法制备Bi₂Te₃纳米薄膜时，温度过低生长出的薄膜不规则，温度过高容易在Bi₂Te₃纳米薄膜上形成氧化物。
2. 随着沉积时间的延长Bi₂Te₃薄膜会更大密集程度也会更高。

本文的特色在于纳米材料的制备方法，不同于机械剥法，化学气相输运法可以改变生长温度、沉积时间等条件实现可控生长。而机械剥离法剥离出来的薄膜是随机不可控的，可能会比较厚，达不到想要的效果。另外，我们采用了多种方法对样品进行了表征（扫描电子显微镜、原子力显微镜）使表征结果更为可靠更为直观。

关键词：Bi₂Te₃；气相输运法；二维纳米材料；形貌结构

Abstract

With the rapid development of science and technology, by control structure of materials to control material at the nano level become possible, we can explore the wold of materials in the nanometer scale, so we can clarify from the microscopic world to the macroscopic world .deeply people can also design some new materals at the nano level which have special characteristics to deepen the breadth of material system. From the visible,we can know that nano materials has an unparalleled importance both in the field of research or in application.

This paper intends to adopt the gas phase transport method in pipe type heating furnace with Bi2Te3 powders with high purity as raw material, by changing the gas phase reaction conditions, such as low pressure, different temperature and different deposition time prepared Bi2Te3 two-dimension nano materials, followed by scanning electron microscope mirror detects the resulting nanostructures, in order to find out the preparation of two-dimensional Bi₂Te₃ nanometer material appropriate preparation conditions, then by atomic force microscopy (AFM) on the microstructure of prepared Bi₂Te₃ two-dimension nano materials, surface structure were characterized.

Research results show that:1, Bi₂Te₃ nano thin films prepared by Gas phase transport method, the temperature is too low to grow out of the film, if the temperature is too high ,it is easy to form oxide on Bi₂Te₃ nano thin film.2, with the deposition time to extend the Bi₂Te₃ film will be more intensive and bigger.

The characteristics of this paper is the preparation method of nano materials, different from mechanical stripping method, The Gas phase transport method can change the growth temperature, deposition time and other conditions to achieve controllable growth. And the mechanical stripping method stripping out of the film is randomly not controllable, may be more thick than the desired effect. In addition, we have used a variety of methods to characterize the samples (scanning electron microscopy, atomic force microscopy) to make the characterization results more reliable and more intuitive.

Key words:Bi₂Te₃；Gas phase transport method；two dimensional nano material； morphology structure

目 录

第1章 绪论 1

1.1引言 1

1.2二维纳米材料的研究简介 1

1.3 Bi₂Te₃的研究简介 3

1.3.1 Bi₂Te₃性质简介 3

1.3.2 Bi₂Te₃纳米薄膜制备方法简介 5

1.4本文研究的内容与意义 6

第2章 实验方法 7

2.1前言 7

2.2衬底的准备 7

2.3制备过程 9

2.4样品的表征 10

2.4.1扫描电子显微镜 10

2.4.2原子力显微镜 11

第3章 实验结果分析 13

3.1气密性对实验的影响 13

3.2温度对Bi₂Te₃纳米片形貌的影响 13

3.3沉积时间对Bi₂Te₃纳米片形貌的影响 15

3.4 Bi₂Te₃纳米片不同生长取向的探讨 16

3.5 AFM测试分析 17

第4章 总结与展望 19

参考文献 20

致谢 22

第1章 绪论

1.1引言

材料是人们生存、发展，科技进步的基石，早在上世纪70年代，人们就把材料、能源以及信息并称为社会文明的支柱。材料的重要性可见一斑，随着科技文明的高速发展，传统材料已经远远满足不了人们的需求。在如今对信息处理超高速度、能源存储高效、集成电路极微小要求的年代，低维材料应运而生。基于低维材料的量子力学效应的纳米电子学、光电子学、量子计算和量子通信等也受到广泛的重视，低维材料已成为当前材料学研究的热点之一。

低维材料指的是材料的线度比电子的平均自由程或德布罗意波长短(或相当)的材料，常常包括三维体材料之外的零维、一维和二维材料。以前，人们往往关注的是大到宏观事物小到微观原子分子，却忽略了在这之间的领域，实际上这个领域大量存在于自然界，只是以前没有认识到在这个尺度范围内物质的性能。当同一种物质被做到纳米级别时，它的性质与其块材相比往往会发生翻天覆地的变化。在新材料匮乏的今天，纳米材料的研究价值不可谓不高。