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Seleniuro de bismuto

El seleniuro de bismuto ( Bi2Se3 ) es un compuesto gris de bismuto y selenio también conocido como seleniuro de bismuto ( III ).

Propiedades

El seleniuro de bismuto es un semiconductor y un material termoeléctrico . [4] Si bien el seleniuro de bismuto estequiométrico debería ser un semiconductor con un espacio de 0,3 eV, las vacantes de selenio que se producen naturalmente actúan como donantes de electrones , por lo que Bi 2 Se 3 es intrínsecamente de tipo n . [5] [6] [7]

El seleniuro de bismuto tiene un estado fundamental topológicamente aislante . [8] Se han observado estados de superficie de cono de Dirac protegidos topológicamente en el seleniuro de bismuto y sus derivados aislantes, lo que conduce a aislantes topológicos intrínsecos, [6] [9] [10] [11] que luego se convirtieron en objeto de investigación científica mundial. [12] [13] [14] [15]

El seleniuro de bismuto es un material de van der Waals que consiste en capas de cinco átomos unidos covalentemente (capas quíntuples) que se mantienen unidas por interacciones de van der Waals [16] y efectos de acoplamiento espín-órbita. [17] Aunque la superficie (0001) es químicamente inerte (debido principalmente al efecto de par inerte de Bi [17] ), hay estados superficiales metálicos, protegidos por la topología no trivial del volumen. Por esta razón, la superficie Bi 2 Se 3 es un candidato interesante para la epitaxia de van der Waals y tema de investigación científica. Por ejemplo, se pueden cultivar diferentes fases de capas de antimonio en Bi 2 Se 3 , [18] [19] por medio de las cuales se pueden realizar uniones pn topológicas. [20] Más intrigante aún, las capas de Sb experimentan transiciones de fase topológicas cuando se adhieren a la superficie Bi 2 Se 3 y, por lo tanto, heredan las propiedades topológicas no triviales del sustrato Bi 2 Se 3. [21] [22]

Producción

Aunque el seleniuro de bismuto se encuentra de forma natural (como el mineral guanajuatita) en la mina Santa Catarina en Guanajuato , México [23] así como en algunos sitios en los Estados Unidos y Europa [24] , dichos depósitos son raros y contienen un nivel significativo de átomos de azufre [24] como impureza. Por esta razón, la mayor parte del seleniuro de bismuto utilizado en la investigación de posibles aplicaciones comerciales se sintetiza. Hay muestras producidas comercialmente disponibles para su uso en investigación, pero la concentración de vacantes de selenio depende en gran medida de las condiciones de crecimiento, [25] [26] y, por lo tanto, el seleniuro de bismuto utilizado para la investigación a menudo se sintetiza en el laboratorio.

Una mezcla estequiométrica de bismuto elemental y selenio, cuando se calienta por encima de los puntos de fusión de estos elementos en ausencia de aire, se convertirá en un líquido que se congela en Bi 2 Se 3 cristalino . [27] Se pueden preparar grandes cristales individuales de seleniuro de bismuto mediante el método de Bridgman-Stockbarger . [28]

Véase también

Referencias

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