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由于铋和铋系化合物独特的电子结构和丰富的物理,化学特性,其输运特性的研究一直是凝聚态物理,材料科学等领域的热点,并在能源技术,信息科学和环境保护等方面展示出巨大的应用前景。近年来,伴随着纳米科学研究领域的热潮,对铋和铋系化合物纳米结构输运性质的研究也翻开了新的一页。本论文围绕铋和铋系和铋系化合物纳米结构的输运性质的研究展开,探索了一系列铋和铋系化合物纳米结构的新奇输运特性。论文主要内容和结果如下: (1)金属铋纳米结构的制备和电导特性:以物理气相沉积手段制备了金属铋的纳米线以及各向异性纳米柱阵列,从增原子表面扩散动力学的角度,解释了这些纳米结构的生长机制。基于此方法提出了一种利用金属牺牲层实现铋纳米结构欧姆接触的技术手段,较之于常规的基于聚焦离子束(FIB)加工或Ar+轰击+原位金属沉积的方法,该手段能够避免刻蚀带来的界面损伤。利用这种手段加工电极,研究了铋纳米线以及各向异性铋纳米柱阵列的电导特性。 (2)铋系化合物的分级纳米结构的制备:通过拓扑结构转换制备了铋系化合物的分级纳米结构,包括带有四方结构纳米墙阵列(2DONW)结构的BiOCl纳米线和Bi2S3的嵌套自相似四方结构阵列(N2DONW)。调控合成条件,实现了分级纳米结构的尺寸控制。并通过分析它们的生长动力学,提出了一种结合“自上而下”和“自下而上”过程的分级纳米结构生长机理。 (3) Bi2S3-N2DONW的输运性质研究:研究了Bi2S3-N2DONW的光电导,电阻-温度依赖,Meyer-Neldel关系等输运特性,发现了一种基于肖特基发射机制的FTO/Bi2S3-N2DONW界面的双变量(电压,作用时间)连续可调忆阻器,可望应用于信息存储,神经计算等领域。指明了能量连续分布的界面陷阱态对阻态连续可调性的关键作用,基于肖特基发射机制的物理模型成功的模拟了该忆阻器的电学特性。 (4) Bi2S3薄膜输运特性的界面调控:详细分析了忆阻器肖特基发射过程背后的物理成因,结合电子能量损失谱和第一性原理计算等说明了氧掺杂在忆阻特性产生中的关键作用,并以此为参考设计了一种基于氧掺杂Bi2S3薄膜的忆阻器,验证了这一关键作用,为拓展新的忆阻体系提供了借鉴。