铟掺杂对窄禁带半导体碲化铋禁带宽度的影响.pdf

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1、学校代码：10286分类号：TN305.8密级：公开UDC：621.38学号：151163铟掺杂对窄禁带半导体碲化铋禁带宽度的影响研究生姓名：李鑫导师姓名：娄朝刚申请学位类别工学硕士学位授予单位东南大学一级学科名称光学工程论文答辩日期2018年6月8日二级学科名称学位授予日期2018年月日答辩委员会主席赵志伟评阅人赵志伟王庆宝2018年6月8日硕士学位论文铟掺杂对窄禁带半导体碲化铋禁带宽度的影响专业名称：光学工程研究生姓名：李鑫导师姓名：娄朝刚EFFECTSOFINDIUMDOPINGONNARROWGAPSEMICONDUCTORBISMUTHTELLURIDE’SBANDGA

2、PAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYLIXinSupervisedbyProf.LOUChao-gangSchoolofElectronicScienceandEngineeringSoutheastUniversityMay2018东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育

3、机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司、万方数据电子出版社、北京万方数据股份有限公司有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括以电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布（包括以电子信息形式刊登）授权

4、东南大学研究生院办理。研究生签名：导师签名：日期：摘要摘要窄禁带半导体碲化铋（Bi2Te3）不仅具备室温下优秀的热电性能，也具备良好的红外吸收性能，是一种极具潜力的红外功能材料。现有研究成果已经表明，杂质掺杂能够影响Bi2Te3的热电与红外性能。并且由于Bi2Te3材料的典型层状结构，近年来针对Bi2Te3薄膜的研究一直是一个热点课题。而本论文的主要工作包括利用真空蒸发镀膜工艺制备金属铟（In）掺杂的Bi2Te3薄膜，即InxBi2-xTe3薄膜，并对其进行红外波段吸收与载流子传输的测试实验，从而研究In掺杂对Bi2Te3薄膜的禁带宽度与载流子传输的影响。具体内容如下：1.首先，

5、利用真空蒸发镀膜工艺制备InxBi2-xTe3薄膜，并对其进行退火处理以优化薄膜质量。然后，使用扫描电子显微镜对InxBi2-xTe3薄膜进行表面形貌观察与元素能谱分析实验，并根据实验结果对薄膜的制备工艺进行优化，从而得到成膜质量良好与化学组分控制精确的InxBi2-xTe3薄膜样品。2.研究了In掺杂对InxBi2-xTe3薄膜的禁带宽度的影响。利用Tauc关系外推法处理In-1xBi2-xTe3薄膜在波数为400-4000cm的红外波段范围内的透射光谱，从而计算出In掺杂比例不同的InxBi2-xTe3薄膜的禁带宽度。实验结果表明，随着In掺杂比例的提高，即x的数值由0增加到

6、0.22时，InxBi2-xTe3薄膜的禁带宽度由0.15eV减小到了0.11eV，证明了In掺杂对Bi2Te3的禁带宽度的窄化作用。针对这一实验结果，分析与讨论了禁带宽度的窄化原因。3.研究了In掺杂对InxBi2-xTe3薄膜的载流子传输的影响。实验结果表明，在环境温度由140K到310K的升温过程中，InxBi2-xTe3薄膜的载流子浓度与电导率均呈现增长趋势，而迁移率则是略有降低。而在同一温度环境下，随着In掺杂比例的提高，即x的数值由0增加到0.2时，InxBi2-xTe3薄膜的载流子浓度、迁移率与电导率同样保持增长的趋势。通过分析与讨论InxBi2-xTe3薄膜中点缺

7、陷与载流子的变化状况，对这一实验结果进行了理论解释。关键词：碲化铋薄膜；铟掺杂；真空蒸发镀膜；禁带宽度；载流子传输IABSTRACTABSTRACTThenarrowgapsemiconductorbismuthtelluride(Bi2Te3)notonlyhasexcellentthermoelectricpropertiesatroomtemperaturebutalsohasinfraredabsorptionproperties,consideredasapromisi