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Bi2Te3系化合物的电子能带具有拓扑绝缘体性质,能够产生很多新奇的物性,在未来有很多潜在的应用价值,因此,倍受人们的关注。本文主要探究Bi2Te3块体单晶的生长条件,以及磁性掺杂过渡金属元素Co对Bi2Te3块体单晶结构、晶体形貌和磁性的影响。 块体Bi2Te3单晶样品采用固相反应法制备,通过改变密封石英管内的真空度,控制管内的氧含量,探究氧气对Bi2T3单晶样品的影响。研究结果表明,在高真空下,极其微量的氧气不会影响单晶的生长,成功制备了高质量的Bi2Te3单晶样品;真空度降低后,管内的氧气主要作用于单晶样品的表面,生成了约1nm长的棒状形态的铋碲对应的氧化物或层状Bi2TO5等晶体花状团簇,内层则是质量非常好的Bi2Te3单晶;经过X射线衍射(XRD)结构表征和物相分析表明,低真空环境下制备的样品内部以Bi2Te3为主相,样品表面覆盖黄色的Bi2TO5和Bi2Te2O7等晶体,更惊奇的是,通过扫描电镜(SEM)观察到,样品内部距表面不同深度晶体有不同形貌。利用扩散理论解释理想Bi2Te3单晶体的形成机制,在此基础上,结合氧气对样品表面的作用以及晶体缺陷、应力作用等影响,对Bi2Te3单晶在不同压强下的生长机制做出猜想,推测出不同晶体形貌形成的可能过程。 通过Co元素替代Bi元素,成功制备Bi2-xCoxTe3块体单晶样品,其结构表征表明所有样品都是单相,晶体结构未发生变化。随着掺杂含量的增加,单晶样品的解理面变的短小,晶体生长方向趋于无序。经过EDS化学成分检测,发现样品中的Co的真实含量要远小于名义上的掺杂量,这主要是由于Co单质在晶体生长过程中大部分渗入到了氧化铝坩埚中的缘故。利用超导量子磁强计(SQUID)对名义组成Bi2-xCoxTe3(x=0.8)块体单晶样品的磁性进行了测量,发现该样品在Tc≈10K处存在磁性转变点,当T<10 K时,单晶样品表现出弱铁磁性;当T>10K时,样品为顺磁态。