【摘 要】
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目前,Cd3As2作为一种新型狄拉克材料被发现,在未来量子计算机和自旋电子学中具有巨大的应用价值,近年来已成为材料科学和凝聚态物理领域的研究热点。随着研究的不断深入,制备出高质量的Cd3As2纳米结构仍具有较大的难度,本文采用化学气相沉积法制备Cd3As2纳米结构,通过调控蒸发源的温度、生长时间、生长压力等因素,制备得到高质量Cd3As2纳米结构,通过Mn3As2掺杂,成功制备出Cd3-xMnxA
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目前,Cd3As2作为一种新型狄拉克材料被发现,在未来量子计算机和自旋电子学中具有巨大的应用价值,近年来已成为材料科学和凝聚态物理领域的研究热点。随着研究的不断深入,制备出高质量的Cd3As2纳米结构仍具有较大的难度,本文采用化学气相沉积法制备Cd3As2纳米结构,通过调控蒸发源的温度、生长时间、生长压力等因素,制备得到高质量Cd3As2纳米结构,通过Mn3As2掺杂,成功制备出Cd3-xMnxAs2纳米结构,系统研究了不同掺杂Mn3As2比例对样品的形貌结构、热电性能和光学性能的影响。利用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）分析样品微观形貌和生长机理,利用赛贝克系数电导率测试仪测试样品的热电性能,利用拉曼光谱仪测量并分析样品的峰值和峰位。研究成果如下:（1）采用化学气相沉积法在蒸发源温度为650℃,Ar/H2流速为20 sccm,炉管内生长压力为0.1 MPa,生长时间为10 min等生长条件下制备出直径为50nm,长度最高达175.6μm,晶格间距为0.73nm,生长方向为[112]方向的高质量Cd3As2纳米线,分析了Cd3As2纳米线的生长机理,并测试了样品的电输运特性和负磁电阻效应。（2）在不同温区分别制备出Cd3As2薄膜-纳米线结构（即薄膜上覆盖有一层纳米线）和Cd3As2纳米枝晶结构,通过对Cd3As2纳米结构的表征发现,样品形貌独特,纳米结构尺寸大,结晶度良好,测试了样品在25-330℃的热电性能,室温时,高温区的样品功率因子（PF）值为0.32 m W m-1K-2,低温区的样品PF值为0.005m W m-1K-2,高温区的PF值是低温区的64倍,测试了不同温区样品的XRD图谱和拉曼光谱,结果显示样品主相为Cd3As2,属于四方晶系体心结构,拉曼峰位与晶体结构空间群α-Cd3As2（I41cd）极化特征峰位基本一致。（3）通过对蒸发源Cd3As2分别以原子比0%;5%;10%的Mn3As2进行掺杂制备出Cd3-xMnxAs2纳米结构,发现通过掺杂Mn3As2能显著影响样品形貌结构、晶体取向和赛贝克系数,通过对不同温区样品进行热电性能测试发现,Cd2.95Mn0.05As2纳米结构的性能最佳,进而确定为最佳掺杂比例。在室温时,高温区Cd2.95Mn0.05As2纳米结构的样品PF值最高为0.43 m W m-1K-2,是高温区Cd3As2纳米结构样品PF值的1.34倍,是高温区Cd2.9Mn0.1As2纳米结构样品PF值的1.48倍,是同比例低温区样品PF值的47.7倍。通过对比不同温区Cd3-xMnxAs2纳米结构样品得XRD图谱发现,样品主相为Cd3As2,以原子比5%的Mn3As2进行掺杂样品衍射峰数量和峰值效果最佳,测试在室温常压下的Cd3-xMnxAs2纳米结构不同区域的拉曼光谱发现,通过掺杂Mn3As2后所制备的样品拉曼光谱峰值随着Mn3As2掺杂浓度的提高而减小,由于掺杂Mn3As2后的Cd3As2原子占位发生变化,样品随着Mn3As2掺杂浓度的提高晶格常数变小,故Cd3-xMnxAs2纳米结构样品的拉曼峰位均出现向右偏移的现象。
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