利用MBE成長Sb2Se3-Bi2Se3 異質結構並探討其特性

Translated title of the thesis: Characteristics of MBE-grown Sb2Se3-Bi2Se3 heterostructures
  • 鍾 亞宸

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

在V-VI族化合物中，Bi2Se3、Bi2Te3、Sb2Te3已經被知曉為三維拓樸絕緣體，唯獨Sb2Se3是普通絕緣體，結構為正交晶系(orthorhombic)結構，其能隙(band gap)大約為1 2ev，但Bi2Se3與Sb2Se3的異質結構的理論預測還沒有實驗進行探討，這裡我更進一步的探討這異質結構的特性，它或?可以用於穿隧層和閘極介電層，未來它可以結合TI製作自旋電子元件、場效電晶體及穿隧Junction。 我們利用MBE成?地在藍寶石基板成長了三維拓樸絕緣體(Bi2Se3)與普通絕緣體(Sb2Se3)異質結構。接著進行電性及結構的分析，發現雙層結構中的Sb2Se3與單層Sb2Se3在X-ray繞射(XRD)、原子力顯微鏡(AFM)、反射式高能電子繞射(RHEED)都有明顯的差異，說明Sb2Se3長在藍寶石基板(sapphire)與三維拓樸絕緣體(Bi2Se3)上的磊晶情況是不同的。經過XRD的分析，Sb2Se3結構是正交晶系(orthorhombic)結構，並且傾向在(120)方向上成長。有趣地，在表面的分析上有著巨大的改變，單層Sb2Se3呈現的是不均勻的奈米柱形狀而雙層結構中的Sb2Se3呈現的是較平坦的條狀且有三角形的形狀。 另一方面，我們也從電性上探討雙層結構中的Sb2Se3絕緣性及傳輸性質，透過量測發現其I-V curve呈現非線性，說明Sb2Se3造成蕭特基位障，也間接說明Sb2Se3有絕緣特性，其價帶到費米能階的能差則利用紫外光光電子能譜(UPS)量測得到0 95ev，說明其能隙(Band gap)是蠻大的。在傳輸性質方面，透過載子濃度的變化，說明有電荷轉移的現象，並且會影響傳輸的特性，另外，也透過摻雜及三層結構(Bi2Se3/Sb2Se3 /Bi2Se3)使傳輸性質有所提升及改變。 未來若可利用Sb2Se3結合TI製作成各式自旋電子元件，在自旋電晶體及TI異質結構研究上更能趨於實踐。 關鍵字:拓樸絕緣體、異質結構、自旋
Date of Award2017 Aug 15
Original languageChinese
SupervisorJung-Chun Huang (Supervisor)

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