光热诱导Bi/GeSe2异质结层形成拓扑绝缘体Bi2Se3

摘要： 本文报道了在光热协同作用下，Bi/GeSe2异质结薄膜中Bi原子向GeSe2层扩散所引发的Bi2Se3拓扑相演变过程。通过多种表征技术研究了热蒸发制备的Bi/GeSe2双层膜在光热诱导下的结构与光学性质变化。X射线衍射分析证实了非晶态向晶态的相转变以及Bi2Se3拓扑相的形成。紫外-可见-近红外光谱研究表明，Bi的沉积与向GeSe2层的扩散改变了透射率、吸收能力、光学带隙、乌尔巴赫能量和陶克参数等光学常数。热退火和激光辐照后透射功率降低而吸收系数呈现反向变化。扩散作用导致的光学带隙减小可通过缺陷态密度增加及无序度提升来解释。扫描电镜观测显示表面形貌受扩散现象影响，拉曼分析也通过特征振动峰确认了Bi2Se3相的演化。这种光热诱导扩散引发的光学参数改变，可应用于金属/硫族化合物异质结层相关的各类光学器件。