碲是第五周期Ⅵ A族(氧族)元素。在所有非金属元素中,金属性最强,具有良好的导电、导热本领。碲是窄带隙半导体材料,间接带隙为0.35 e V。与通常的二维材料不同,单晶碲材料具有独特的一维范德华结构,分子链间通过范德华力相连接,堆垛形成片状材料,无表面悬挂键。该纳米薄片可通过化学方法合成。研究表明,这种材料具有很高的载流子迁移率。并已实现空气稳定性全红外光电探测器件。展现出巨大的研究价值。目前国内文章对于碲的研究主要集中在单质碲纳米线的电输运性质。对碲纳米薄片的报导很少。为了进一步探索单质碲纳米薄片材料的应用和结构特性。本实验将对单质碲纳米薄片材料的基本物理性质进行研究。项目结果如下:实验通过水热法制备单质碲纳米薄片。对材料的基本性质进行表征。得到样品主要呈梯形,尺寸超过10μm,厚度约为40 nm,处于介观物理的研究范围。材料的拉曼光谱表明结构中存在三种分子振动模式,其中垂直分子链的方向上拉曼振动峰最强。X射线衍射显示材料的晶体结构为六方晶系。实验通过微纳结构加工技术实现单质碲纳米薄片场效应管和霍尔靶器件的制备。在场效应管测量中,可发现材料在常温下展现出p型半导体的性质。门电压可实现载流子的调控。表现为门电压为负,漏极电流增大。门电压为正,漏极电流减小。实验深入研究了碲纳米薄片霍尔靶器件的输运特性。研究表明,碲纳米器件随着温度的降低,表现出金属-半导体转变行为。磁场的增加可导致材料禁带宽度增加,进而引起金属-半导体转变温度向高温区移动。在磁输运测量中,器件霍尔电阻率随着磁场的增加而不断增大,在-4 T到4 T的磁场范围内呈现良好的线性关系。通过单带拟合计算,得到载流子浓度超过1019 cm-3,载流子迁移率处于80-200cm2 V-1 s-1之间。在纵向电阻率方面,实验观测到磁致电阻现象,在弱磁场下纵向电阻率与磁场呈平方关系,强磁场时呈线性关系。并在温度低于12 K时,发现器件在弱磁场条件下产生局域化负磁阻现象。我们通过Hikami-Larkin-Nagaoka公式对该弱反局域化现象进行分析。发现相位相干长度与温度呈负幂指数关系,指数为-0.5。表明单质碲纳米薄片材料在外加垂直磁场时表现出二维特征。进而表明材料在低温下散射主要是相干散射,高温下主要是自旋轨道耦合和弹性散射的作用。