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Seleniuro de bismuto

El seleniuro de bismuto ( Bi 2 Se 3 ) 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 una brecha de 0,3 eV, las vacantes de selenio que ocurren 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 topológicamente protegidos en el seleniuro de bismuto y sus derivados aislantes que conducen a aislantes topológicos intrínsecos, [6] [9] [10] [11] que más tarde se convirtieron en objeto de investigación científica en todo el mundo. [12] [13] [14] [15]

El seleniuro de bismuto es un material de Van der Waals que consta de capas de cinco átomos unidas covalentemente (capas quíntuples) que se mantienen unidas mediante interacciones de Van der Waals [16] y efectos de acoplamiento de órbita de espín. [17] Aunque la superficie (0001) es químicamente inerte (principalmente debido al efecto de par inerte del Bi [17] ), existen estados de superficie 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 objeto de investigación científica. Por ejemplo, se pueden cultivar diferentes fases de capas de antimonio sobre Bi 2 Se 3 , [18] [19], mediante las cuales se pueden realizar uniones pn topológicas. [20] Más intrigantemente, las capas de Sb experimentan transiciones de fase topológica cuando se unen 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 naturalmente (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 azufre [ 24] átomos 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 convierte en un líquido que se congela formando Bi 2 Se 3 cristalino . [27] Se pueden preparar monocristales grandes de seleniuro de bismuto mediante el método Bridgman-Stockbarger . [28]

Ver también

Referencias

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