Densification effects on the electrical behavior of uniaxially compacted bismuth nanowires

Iyengar, Ananth S.; Gao, Xuan; Abramson, Alexis R.

doi:10.1016/j.actamat.2011.12.020

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“…39(150):18-25, enero-marzo de 2015 películas delgadas, las nanopartículas, o las multicapas nanoestructuradas (Lutskii, 1965;Sandomirskii, 1967;Dresselhaus, et. al., 2003;Hicks & Dresselhaus, 1993;Lin, et al, 2000;Iyengar, et al, 2012;Boffoué, 1998), y puesto que es un metal pesado no contaminante, existe gran interés por desarrollarlo como reemplazo de otros metales pesados, por ejemplo, en electrodos para la detección de metales pesados (Economou, 2005;Xu, 2008).…”

Section: Introductionunclassified

Microestructura y propiedades ópticas de películas de bismuto y óxido de bismuto depositadas con magnetrón desbalanceado

Otálora

Orozco

Olaya-Flórez

2015

Rev. Acad. Colomb. Cienc. Ex. Fis. Nat.

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ResumenEl bismuto y el óxido de bismuto son materiales de gran interés tecnológico y teórico debido a sus amplias propiedades ópticas y eléctricas. En este trabajo, se fabricaron por medio de la técnica de magnetrón desbalanceado (UBM) películas delgadas de bismuto (Bi) y óxido de bismuto (Bi 2 O 3 ) a temperatura ambiente y sobre sustratos de vidrio, con el objeto de evaluar sus propiedades con respecto al método de crecimiento. Las propiedades microestructurales de las muestras se estudiaron mediante difracción de rayos X (X-ray diffraction, XRD) y microscopía láser confocal (confocal laser scanning microscopy, CLM), en tanto que su composición elemental se analizó con la técnica de espectroscopia de electrones Auger (Auger electron spectroscopy, AES) y sus propiedades ópticas con el método de la espectroscopia ultravioleta visible (UV/Vis) en el rango de longitudes de onda de 500 -1800 nm. Con base en los resultados de XRD se observó que ambos materiales son policristalinos, con una estructura romboédrica para el bismuto y la fase metaestable para el óxido de bismuto. Mediante el análisis de las propiedades ópticas se obtuvieron valores en la banda de energía prohibida de 2,3 eV y 2,27 eV para el bismuto y el óxido de bismuto, respectivamente.Palabras clave: bismuto, microestructura, óxido de bismuto, propiedades ópticas, magnetrón desbalanceado. Microstructure and optical properties of bismuth and oxide bismuth films using unbalanced magnetron AbstractBismuth and bismuth oxide are materials of technological and theoretical interest because of their optical and electrical properties. Thin films of bismuth (Bi) and bismuth oxide (Bi2O3) on glass substrates were produced at room temperature using the unbalanced magnetron sputtering (UBM) technique. The microstructural characterization of samples was studied using x-ray diffraction (XRD) and confocal laser microscopy (CLM), while their elemental composition was analyzed with Auger electron spectroscopy (AES) and their optical properties with ultravioletvisible (UV/Vis) spectroscopy in the wavelength range of 500 -1800 nm. XRD results showed that both materials have a polycrystalline character, with a rhombohedral structure for bismuth and phase for bismuth oxide. The energy band gap was 2.3 eV and 2.27 eV for bismuth and bismuth oxide, respectively. IntroducciónEl semimetal bismuto es uno de los pocos metales que se expanden al solidificarse; tiene una conductividad térmica menor que la de cualquier otro metal, exceptuando el mercurio; es inerte en el aire seco a temperatura ambiente, pero en un ambiente húmedo se oxida con facilidad, y por encima de su punto de fusión forma rápidamente películas de óxido (Yang, 2008). Cuando el bismuto se crece en la forma de una película delgada exhibe un comportamiento inusual comparado con las propiedades del material en volumen. Un ejemplo de ello se observa en la tendencia de la resistividad versus la disminución de la temperatura, lo que está relacionado con el espesor de la película que satura a bajas temperaturas. El b...

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Section: Introductionunclassified

Microestructura y propiedades ópticas de películas de bismuto y óxido de bismuto depositadas con magnetrón desbalanceado

Otálora

Orozco

Olaya-Flórez

2015

Rev. Acad. Colomb. Cienc. Ex. Fis. Nat.

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“…Dresselhaus 2,5 predicted that bismuth nanowires had better TE performance than that of bismuth bulk materials. Experimentally, various approaches such as sputtering method, 6,7 melt spinning method, 8 vapor deposition process, 9,10 electrochemical assembly, 11 stress-induced method, 12 and template-directed synthesis [13][14][15][16][17] have been employed to synthesize nanowires. A variety of ''hard'' and ''soft'' templates for preparing bismuth nanowires have been reported.…”

Section: Introductionmentioning

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Synthesis and Characterization of High-Purity Bismuth Nanowires via Seed-Assisted Growth Approach

Zhao

et al. 2015

Journal of Elec Materi

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Nanowires are considered as high-performance thermoelectric materials with large Seebeck coefficients due to quantum confinement and low thermal conductivity because of enhanced boundary scattering of phonons. In this work, a seed-assisted growth method has been developed to synthesize high-purity bismuth nanowires. The bismuth seeds were first synthesized by reducing BiCl 3 in the ice water with NaBH 4 . The high-purity bismuth nanowires about 40-50 nm in diameter and several tens of micrometers in length were then grown on bismuth seeds by reducing NaBiO 3 with ethylene glycol. X-ray diffraction, scanning electron microscopy, and transmission electron microscopy were employed to characterize the crystal structure, microstructure, and growth direction of the bismuth seeds and nanowires. The effects of temperature, reductant, and bismuth seeds template on the microstructures of the bismuth nanowires were also investigated. The synthesis conditions of bismuth seeds and nanowires were optimized. The selected area electron diffraction pattern confirms that the growth direction of bismuth nanowires is parallel to [11 20] direction. It was discovered that high-purity bismuth nanowires with high aspect ratio can be synthesized by precisely controlling the temperature to adjust the nucleation rate of the bismuth nuclei, selecting the appropriate reductant to maintain a low nucleation rate, and using bismuth seeds as the template of the epitaxial growth of the bismuth nuclei.

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Matching Permeability and Permittivity of Ga-Substituting Mg-Cd Ferrites for High-Frequency Antennas

Wang

Zhu

Zheng

et al. 2019

J Supercond Nov Magn

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Densification effects on the electrical behavior of uniaxially compacted bismuth nanowires

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Microestructura y propiedades ópticas de películas de bismuto y óxido de bismuto depositadas con magnetrón desbalanceado

Microestructura y propiedades ópticas de películas de bismuto y óxido de bismuto depositadas con magnetrón desbalanceado

Synthesis and Characterization of High-Purity Bismuth Nanowires via Seed-Assisted Growth Approach

Matching Permeability and Permittivity of Ga-Substituting Mg-Cd Ferrites for High-Frequency Antennas

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