拓扑绝缘体(Bi_1-xSb_x)₂Te₃薄膜制备及其电输运性能研究

作者：张哲瑞; 仇怀利; 周同; 黄文宇; 葛威锋; 杨远俊

来源：合肥工业大学学报(自然科学版), 2023, 46(11): 1580-1584.

DOI：10.3969/j.issn.1003-5060.2023.11.022

• 分子束外延（MBE）
• 拓扑绝缘体
• (Bi1-xSbx)2Te3薄膜
• 霍尔系数
• 载流子迁移率

文章利用分子束外延（molecular beam epitaxy, MBE）法，在超高真空的条件下，于蓝宝石衬底上制备超薄的高质量拓扑绝缘体(Bi1-xSbx)2Te3薄膜。利用反射高能电子衍射（reflection high-energy electron diffraction, RHEED）仪、X射线衍射（X-ray diffraction, XRD）仪、显微共焦激光拉曼光谱仪（micro confocal laser Raman spectrometer）和X射线光电子能谱（X-ray photoelectron spectroscopy, XPS）仪对不同Sb掺杂量的样品进行表征，并获得最佳的制备参数。研究结果表明：衬底温度为460℃时Bi和Te的流量比为1∶16左右；在Sb温度为350、360、370、380℃时，可以制得高质量的(Bi1-xSbx)2Te3薄膜。利用霍尔效应测量系统测量样品的电阻率、霍尔系数、迁移率和载流子浓度；测量结果表明，(Bi1-xSbx)2Te3薄膜的载流子浓度和主要载流子类型随x的变化而发生相应的变化，并伴随着费米能级位置的调谐，随着x的增加，在x=0.53到x=0.68的掺杂过程中，费米能级从导带下移到带隙，最终进入价带，多数载流子类型也从自由电子转变成空穴，(Bi1-xSbx)2Te3实现了从n型到p型的转化。

• 单位
  物理学院; 合肥工业大学