Synthesis of Jumbo-size Single Crystalline Bi$lt;inf$gt;2$lt;/inf$gt;Se$lt;inf$gt;3$lt;/inf$gt; Nanoplates and Nanoribbons by Vapor Transportation

气相传输法制备大尺寸单晶 Bi 2 Se 3 纳米片、纳米带 李小帅 1 , 王增梅 1, 2 , 朱鸣芳 3 , 王善朋 2 , 陶绪堂 2 , 陆 骏 1 , 陈兴涛 1 , 徐佳乐 1 (1.东南大学 江苏省土木工程材料重点实验室, 南京 211189; 2. 山东大学 晶体材料国家重点实验室, 济南 250100; 3. 东南大学 江苏省先进金属材料高技术研究重点实验室, 南京 211189) 摘 要: 低维 Bi 2 Se 3 纳米材料是最新研究发现的一种新型三维拓扑绝缘体材料, 在微电子器件和传感器领域具有广 阔的应用前景。 本研究采用气相传输法在真空石英管中合成了大尺寸单晶 Bi 2 Se 3 纳米片、 纳米带。 通过 XRD、 EDS、 Raman、SEM 等手段对 Bi 2 Se 3 纳米片、纳米带的物相结构、组成、表面形貌等进行表征。测试结果表明: 气相传 输法合成的单晶 Bi 2 Se 3 纳米片、纳米带相纯度高, 结晶性能好, 均是{001}取向; Bi 2 Se 3 纳米片水平尺寸大, 约为 15~180 μm; Bi 2 Se 3 纳米带长度达 860 μm, 宽度约 5 μm。根据不同温度下制备的 Bi 2 Se 3 纳米片、纳米带 SEM 照片 及其不同方向结合能的差异, 分析了其可能的生长机制: 在较高温度下沿<001>和 1010 < >方向生长速度快, 生成 大尺寸单晶 Bi 2 Se 3 纳米片; 在较低温度下, 沿 1120 < >方向生长速度快, 生成大尺寸单晶 Bi 2 Se 3 纳米带。 这些研究结 果完善了大尺寸 Bi 2 Se 3 纳米材料的制备工艺, 有望在微电子器件领域得到商业化应用。