Bi2Se3SnSe复合纳米材料合成

Bi2Se3/SnSe复合纳米材料合成摘要 近年来，低维热电材料在能源转换领域的应用越来越受到人们重视。已有研究显示纳米复合是提升材料热电性能的一种途径。Bi2Se3作为传统的热电材料，在低维的情况下复合某些不同的材料有可能实现性能的提升。因此，本文尝试在二维的Bi2Se3纳米片上蒸发生长一层SnSe纳米薄膜，构造Bi2Se3/SnSe复合纳米材料。本文先按照文献REF_Ref6988333\r\h[1]中所讲述的实验方法，生长合成超薄Bi2Se3纳米片。生长实验采用的方法是溶剂热法。典型实验流程为：先往反应釜里按一定顺序加入一定比例的五水硝酸铋、二氧化硒、表面活性剂和溶剂等物质，在适当的温度环境下加热保持一定时间合成Bi2Se3纳米片。采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）对合成材料的物相和形貌进行分析。结果显示，合成了厚度大约为25nm，宽度约为2m，形貌均匀的Bi2Se3纳米片。 生长得到具有良好形貌的Bi2Se3纳米片后，采用用高真空热蒸发镀膜的方法，以前期所得Bi2Se3纳米片为基底，沉积生长Bi2Se3/SnSe的纳米复合材料。将SnSe粉末置于蒸发源上，蒸发温度450℃，沉积到先前制得的Bi2Se3纳米片上。最终实现在Bi2Se3纳米片上生长上一层SnSe纳米薄膜。利用XRD、SEM对合成材料的物相和形貌进行分析，可以看到原来二维的Bi2Se3纳米片上生长出了单元尺寸不超过衬底（Bi2Se3纳米片）的SnSe薄膜。在上述的实验过程中，通过对沉积参数的调节，实现了对复合薄膜的厚度和形貌的可控生长。关键词：热电材料,溶剂热,Bi2Se3纳米片，高真空热蒸发镀膜，SnSe薄膜

Abstract Recently,lowdimensionalthermoelectricmaterialshavedrawnincreasingattentionfromthefieldsofenergyconversions.Ithasbeendemonstratedthatnanocompositescanbeusedtoimprovethethermoelectricperformanceofmaterials.Bi2Se3isakindoftraditionalthermoelectricmaterials,andlow-dimensionalnanocompositesconsistingofBi2Se3andothermaterialsmaybepresentimprovedperformance.Therefore,SnSenano-filmsweredepositedontwo-dimensionalnanosheetsofBi2Se3byvacuumthermalevaporationtechnique,resultingintheformationofBi2Se3/SnSenanocomposites. Firstly,Bi2Se3nanosheetsweresynthesizedbyasolvothermalmethodreportedbyliteratureREF_Ref6988333\r\h[1].Briefly,Bi(NO3)3·5H2O，SeO2，surfactantsandsolventswereaddedtothereactorinacertainorderandinacertainproportion.Keepingacertaintimeattherighttemperature,Bi2Se3nano-sheetsweresynthesizedsmoothly.ThephaseandmorphologyofthematerialwereanalyzedbyX-raydiffraction(XRD)andscanningelectronmicroscopy(SEM).TheanalysisresultsshowthatnanosheetsofBi2Se3wassynthesizedwithathicknessofabout25nm,awidthofabout2μm,andauniformmorphology. Secondly,Bi2Se3/SnSenanocompositesweresynthesizedbyhigh-vacuumthermalevaporationafterthesuccessfulsynthesisofBi2Se3withnano-sheets.At450℃,theSnSepowderplacedontheevaporationsourcewasevaporatedintogasanddepositedonnanosheetsofBi2Se3byusingamulti-sourcehighvacuumthermalevaporationmechine.Finally,alayerofthinfilmofSnSewasgrowedonnanosheetsofBi2Se3.ByusingX-raydiffraction(XRD)andscanningelectronmicroscopy(SEM)toanalyzethephaseandmorphologyofthenanocomposites,itshowsthatthinfilmsofSnSe,withunitsizeofSnSenolargerthanthesubstratewhichisnanosheetsofBi2Se3,isgrownonthetwo-dimensionalnanosheetsofBi2Se3.Duringthewholeprocessoftheexperiment,weachievedthecontrollablegrowthofthethicknessandmorphologyofthinfilmbycontrollingthedepositionparameters.Keywords：thermoelectricmaterial,solvothermal,Bi2Se3nanosheets,high-vacuumthermalevaporationcoating,SnSefilm

目录第一章绪论 [1]中的办法。通过溶剂热法制备出具有纳米片状结构的Bi2Se3材料。然后用X射线衍射仪（XRD）和扫描电子显微镜(SEM)对所制成的Bi2Se3材料进行检测。在分析样品的物相和形貌后，我们确定所制成的样品是具有纳米片结构的Bi2Se3材料，且为纯相。第二步实验主要是用真空热蒸发镀膜的办法来进行的。在制得Bi2Se3纳米片材料后，我们考虑以Bi2Se3为衬底，并用热蒸发镀膜的方法来生长SnSe薄膜。此外我们探究了蒸发温度和镀膜时间对膜层厚度和形貌的影响。最终，我们成功制得了一种具有特殊形貌的Bi2Se3/SnSe纳米复合材料。这也说明第二步实验基本成功。当然，在这过程存在一些不足。譬如，在第一步实验中制得的Bi2Se3纳米片的横向尺寸并没有达到文献中所描述的6μm的大小[1]。这可能是因为：实验时改变了实验溶液的总体积，从而导致PVP浓度和自蒸气压变小导致的。主要原因还有待于实验探索。展望：在第二步实验中，我们通过控制实验的蒸发温度，最后得到了具有独特的膜层形貌的纳米复合材料。SnSe膜层的主要特点有：1、SnSe膜层的厚度较小，且其膜层单元呈圆形。2、SnSe膜层单元在纳米片上呈规则的间隔分布，此外，SnSe膜层并不完全覆盖Bi2Se3纳米片。鉴于上述独特的形貌特点，我们可以考虑用不同的导电衬底来进行第二步实验，并测试其性能。从而探究这种异质结是否具有某些独特的性能。

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致谢 一转眼，大学生活就到了尾声。我很庆幸能在大学最后这段时间里参与意义重大的毕业设计。在这次毕业设计里，我不仅学到了许多本科课本外的知识，也收获了宝贵的实践经验。在这个过程中，我跟随老师和师兄们一起工作和实验。在他们身上，我不仅学到了知识，也收获了一些思考问题的方式。对我而言，毕业设计对我各方面的综合能力有了很大的提高。因此，在这里，我想向那些帮助过我的人表达衷心的感谢。 首先，我要感谢我毕业设计的指导老师简基康教授。简老师对学术研究的严谨态度对我产生很大影响。在毕业设计过程中，简老师的谆谆教诲和严格要求让我印象深刻。我想在以后的工作生活中，我也会坚持这种严谨的工作态度和实事求是的工作作风。 我要感谢王盛儒师兄的悉心教导。在毕业设计的过程中，我遇到了很多难题。但不管是知识方面的问题，还是实践操作上的困难，王