[发明专利]一种三碲化四铋纳米柱阵列膜及其制备方法

说明书

本发明提供了一种三碲化四铋纳米材料的制备方法，包括以下步骤，以碲化铋粉末为蒸发源，经过真空蒸镀后，在基底上得到三碲化四铋纳米材料。本发明首次使用高真空热蒸发镀膜的方法制备出微观上具有纳米柱阵列形貌的宏观三碲化四铋纳米膜，得到的三碲化四铋纳米柱阵列膜，阵列取向较好，尺寸均匀；而且本发明的制备方法对环境污染小，操作简单，具有重要的参考价值和广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及半导体纳米材料技术领域，涉及一种三碲化四铋纳米材料及其制备方法，尤其涉及一种三碲化四铋纳米柱阵列膜及其制备方法。

背景技术

碲是一种稀有分散元素，虽在地壳中含量极低，但它的用途却十分广泛而重要，虽然属于非金属元素，却有十分良好的传热和导电本领，被誉为“现代工业、国防与尖端技术的维生素，创造人间奇迹的桥梁”。碲化物，是碲与金属或非金属的一种化合物。在众多碲化物中铋的碲化物一直是半导体领域所关注的焦点。如碲化铋，其是一种灰色的粉末，分子式为Bi₂Te₃，周期表第V，VI族元素化合物半导体，具有三角晶晶形，原胞为菱形六面体。碲化铋属于半导体材料，是一种三维拓扑绝缘体材料，其独一无二的表面态使得它在量子计算机和磁存储器等方面具有很大潜能，而且碲化铋也是一种很好的热电材料，在低维异质结构或超晶格结构下，其热电优值大于1，因而广泛的用于半导体、电子冷冻和发电领域。

而铋的碲化物远不止Bi₂Te₃，还有BiTe和Bi₄Te₃等Bi_xTe_y化合物，目前均被认为是最有前景的热电材料。虽然Bi₄Te₃作为二元Bi-Te体系的一种相，和Bi₂Te₃有许多相似点。然而当前大量的工作都用于研究Bi-Te体系中的Bi₂Te₃，从而经常忽视了一个事实：Bi-Te体系也有许多其他的相，如BiTe、Bi₄Te₃。Bi₄Te₃也是Bi-Te体系另一典型相，Bi₄Te₃可写为(Bi₂)₃(Bi₂Te₃)₃，所以可以猜测Bi₂Te₃-Bi₂形成的异质结构将有很好的拓扑绝缘体现象，也可能具有广阔的应用前景。

特别是近年来的科学研究表明，纳米材料能够显示出一些优异的物理化学性质，在工业技术领域有重要的应用价值，尤其是纳米线(一维)结构展示出很好的热电性能。目前，对Bi₄Te₃纳米结构和Bi-Te体系阵列的研究已有一些成果报道，如2009年Yuan Deng等人通过简单的物理气相沉积理论，不使用模板合成Bi₂Te₃纳米线阵列，参阅CRYSTAL GROWTH&DESIGN第9卷第7期第3079-3082页；如2014年，Man Suk Song等人采用化学气相沉积法合成出箭形Bi₄Te₃-ZnTe异质结构纳米线等，但研究量依然相对较少。

因此，如何制备得到具有其他形貌的Bi₄Te₃纳米材料，拓展Bi-Te体系的研究范围，为今后的发展和应用进行进一步的拓展，已成为领域内诸多具有前瞻性的科研人员广泛关注的焦点之一。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种三碲化四铋纳米材料及其制备方法，本发明提供的三碲化四铋纳米材料是一种具有纳米柱阵列形貌的三碲化四铋纳米膜，阵列取向较好，尺寸均匀；而且制备方法对环境污染小，操作简单，具有重要的参考价值和广阔的应用前景。