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Effects of post-annealing on crystalline and transport properties of Bi_(2)Te_(3) thin films

Chinese Physics B 2021年第6期30卷 536-540页

作者： Qi-Xun Guo Zhong-Xu Ren Yi-Ya Huang Zhi-Chao Zheng Xue-Min Wang Wei He Zhen-Dong Zhu Jiao Teng Department of Material Physics and Chemistry University of Science and Technology BeijingBeijing 100083China Collaborative Innovation Center of Advanced Steel Technology University of Science and Technology BeijingBeijing 100083China Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics and Institute of Physics Chinese Academy of SciencesBeijing 100190China National Institute of Metrology Beijing 100029China

A well-established method is highly desirable for growing topological insulator thin films with low carrier density on a wafer-level scale. Here, we present a simple, scalable method based on magnetron sputtering to obtain high-quality Bi_(2) Te_(3) films with the carrier density down to 4.0 × 10^(13) cm^(-2). In contrast to the most-used method of high substrate temperature growth, we firstly sputtered Bi_(2) Te_(3) thin films at room temperature and then applied post-annealing. It enables the growth of highly-oriented Bi_(2) Te_(3) thin films with larger grain size and smoother interface. The results of electrical transport show that it has a lower carrier density as well as a larger coherent length(~ 228 nm, 2 K). Our studies pave the way toward large-scale, cost-effective production of Bi_(2) Te_(3) thin films to be integrated with other materials in wafer-level scale for electronic and spintronic applications.

关键词： topological insulator magnetron sputtering post annealing Kiessig fringes low carrier density weak antilocalization

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