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电沉积Bi2Se3薄膜的生长、形貌与晶体结构：衬底的影响

DOI：10.1016/j.electacta.2019.01.053 期刊：Electrochimica Acta 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:23:52
摘要： 在本研究中，我们探究了n-Si、Au和Ru基底上电沉积Bi2Se3薄膜的生长、形貌及晶体结构，确定了能生长出高质量化学计量比薄膜的电位范围。通过成核与生长初期的扫描电镜图像发现，三种基底上的薄膜形成都遵循Volmer-Weber生长模式。在Si基底上可生长出受硅基底外延影响的纯正交相Bi2Se3，其法拉第效率约为90%；而Au和Ru基底上主要形成三方相薄膜，法拉第效率相对较低（分别为68%和78%）。在更负电位下于Au基底生长的Bi2Se3薄膜显示出三方晶相的改善。低温退火能使正交相或混合相晶体结构转变为纯三方相，原位拉曼光谱测定显示Au基底上混合相Bi2Se3薄膜的相变起始温度约为125°C。除温度外，热处理时长对该相变过程也起关键作用?；谑椅鲁粱难芯拷峁?，我们得出结论：Si基底上易形成纯正交相，而Au和Ru基底上可获得三方相或混合相的Bi2Se3薄膜。
作者： Rasin Ahmed，Qiyuan Lin，Yin Xu，Giovanni Zangari
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究不同基底（n-Si、Au、Ru）上电沉积Bi2Se3薄膜的生长、形貌及晶体结构，以理解基底对薄膜特性和相形成的影响。

研究成果

衬底显著影响电沉积Bi2Se3薄膜的生长、形貌和晶体结构。在n-Si上以高法拉第效率形成纯正交相，而在Au和Ru上则形成混合相或菱方相且效率较低。退火处理会使相转变为菱方相，转变起始温度约125°C。室温沉积有利于亚稳态正交相的形成，这凸显了衬底外延生长和沉积参数在控制薄膜特性方面的重要作用，这些特性对光电子学潜在应用具有重要意义。

研究不足

该研究仅限于特定基底（n-Si、Au、Ru）和沉积条件；结果可能不适用于其他基底或方法。由于形貌变化和空隙存在，法拉第效率仅供参考。Bi2Se3的表面能是通过元素值估算的，缺乏直接测量。外延关系是假设性的，但并非对所有基底都得到完全证实。

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