Селенид висмута
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК
селеноксобисмут, селенилиденвисмут [ 1 ]
| |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol )
|
|
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.031.901 |
| Номер ЕС |
|
ПабХим CID
|
|
| НЕКОТОРЫЙ | |
Панель управления CompTox ( EPA )
|
|
| Характеристики | |
| Bi2SeBi2Se3 | |
| Молярная масса | 654.8 g/mol [ 2 ] |
| Появление | Тусклый серый [ 3 ] |
| Плотность | 6,82 г/см 3 [ 2 ] |
| Температура плавления | 710 ° C (1310 ° F; 983 К) [ 2 ] |
| нерастворимый | |
| Растворимость | нерастворим в органических растворителях растворим в сильных кислотах [ 2 ] |
| Структура | |
| ромбоэдрический | |
| Термохимия | |
Стандартная энтальпия
образование (Δ f H ⦵ 298 ) |
-140 кДж/моль |
| Опасности | |
| Безопасность и гигиена труда (OHS/OSH): | |
Основные опасности
|
Токсичный [ 3 ] |
| NFPA 704 (огненный алмаз) | |
| Родственные соединения | |
Другие анионы
|
Оксид висмута(III) Трисульфид висмута Теллурид висмута |
Другие катионы
|
Триселенид мышьяка Триселенид сурьмы |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
| |
Селенид висмута ( Bi 2 Se 3 ) представляет собой серое соединение висмута и селена, также известное как селенид висмута (III).
Характеристики
[ редактировать ]Селенид висмута — полупроводник и термоэлектрический материал. [ 4 ] Хотя стехиометрический селенид висмута должен быть полупроводником с зазором 0,3 эВ, встречающиеся в природе вакансии селена действуют как доноры электронов , поэтому Bi 2 Se 3 по своей сути принадлежит к n -типу. [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]
Селенид висмута имеет топологически изолирующее основное состояние. [ 8 ] Топологически защищенные поверхностные состояния конуса Дирака наблюдались в селениде висмута и его изолирующих производных, что привело к появлению собственных топологических изоляторов. [ 6 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] который впоследствии стал предметом мировых научных исследований. [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]
Селенид висмута представляет собой материал Ван-дер-Ваальса, состоящий из ковалентно связанных пятиатомных слоев (пятерных слоев), которые удерживаются вместе за счет взаимодействий Ван-дер-Ваальса. [ 16 ] и эффекты спин-орбитального взаимодействия. [ 17 ] Хотя поверхность (0001) химически инертна (в основном из-за эффекта инертной пары Bi [ 17 ] ), существуют металлические поверхностные состояния, защищенные нетривиальной топологией объема. По этой причине поверхность Bi 2 Se 3 является интересным кандидатом для ван-дер-ваальсовой эпитаксии и предметом научных исследований. Например, сурьмы можно вырастить различные фазы слоев на Bi 2 Se 3 . [ 18 ] [ 19 ] с помощью которых могут быть реализованы топологические pn -переходы . [ 20 ] Еще более интригующе то, что слои Sb претерпевают топологические фазовые переходы при прикреплении к поверхности Bi 2 Se 3 и, таким образом, наследуют нетривиальные топологические свойства подложки Bi 2 Se 3 . [ 21 ] [ 22 ]
Производство
[ редактировать ]Хотя селенид висмута встречается в природе (в виде минерала гуанахуатит) на шахте Санта-Катарина в Гуанахуато , Мексика. [ 23 ] а также некоторые сайты в США и Европе, [ 24 ] такие месторождения редки и содержат значительный уровень серы. [ 24 ] атомы как примесь. По этой причине большая часть селенида висмута, используемого в исследованиях потенциального коммерческого применения, синтезируется. Коммерчески производимые образцы доступны для использования в исследованиях, но концентрация вакансий селена сильно зависит от условий выращивания. [ 25 ] [ 26 ] поэтому селенид висмута, используемый для исследований, часто синтезируется в лаборатории.
Стехиометрическая смесь элементарных висмута и селена при нагревании выше температуры плавления этих элементов в отсутствие воздуха превратится в жидкость, замерзающую до кристаллической формы. Bi2Se3 Se3. [ 27 ] Крупные монокристаллы селенида висмута можно получить методом Бриджмена-Стокбаргера . [ 28 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Селенид висмута (III) - Публичная химическая база данных PubChem» . Pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. 21 октября 2011 г. Проверено 1 ноября 2011 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д «селенид висмута | Bi2Se3» . Химический Паук . Проверено 1 ноября 2011 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Селенид висмута | Селенид висмута» . Espimetals.com. Архивировано из оригинала 8 сентября 2011 г. Проверено 1 ноября 2011 г.
- ^ Мишра, Словакия; С Сатпати; О Джепсен (13 января 1997 г.). «Электронная структура и термоэлектрические свойства теллурида и селенида висмута». Физический журнал: конденсированное вещество . 9 (2): 461–470. Бибкод : 1997JPCM....9..461M . дои : 10.1088/0953-8984/9/2/014 . hdl : 10355/9466 . ISSN 0953-8984 . S2CID 250922249 .
- ^ Аналитис, Джеймс Г.; Чу, Джюн-Хау; Чен, Юлин; Корредор, Фелипе; Макдональд, Росс Д.; Шен, ZX; Фишер, Ян Р. (5 мая 2010 г.). «Сосуществование объемной поверхности Ферми с поверхностным состоянием Дирака в Bi 2 Se 3 : сравнение фотоэмиссии и измерений Шубникова – де Гааза» . Физический обзор B . 81 (20): 205407. arXiv : 1001.4050 . Бибкод : 2010PhRvB..81t5407A . дои : 10.1103/PhysRevB.81.205407 . ISSN 1098-0121 . S2CID 118322170 .
- ^ Перейти обратно: а б Ся, Ю; Цянь, Д; Се, Д; Рэй, Л; Пал, А; Лин, Х; Бансил, А; Грауэр, Д; Хор, Ю.С; Кава, Р.Дж.; Хасан, М.З. (2009). «Наблюдение класса топологических изоляторов с большой щелью и единственным конусом Дирака на поверхности» . Физика природы . 5 (6): 398–402. arXiv : 0908.3513 . Бибкод : 2009NatPh...5..398X . дои : 10.1038/nphys1274 .
- ^ Хор, Ю.С.; А. Ричарделла; П. Рушан; Ю. Ся; Дж. Г. Чекельский; А. Яздани; МЗ Хасан; НП Онг; Р. Дж. Кава (21 мая 2009 г.). p-типа «Bi 2 Se 3 для топологических изоляторов и низкотемпературных термоэлектриков». Физический обзор B . 79 (19): 195208. arXiv : 0903.4406 . Бибкод : 2009PhRvB..79s5208H . дои : 10.1103/PhysRevB.79.195208 . S2CID 119217126 .
- ^ Ся, Ю.; Цянь, Д.; Се, Д.; Рэй, Л.; Пал, А.; Лин, Х.; Бансил, А.; Грауэр, Д.; Хор, Ю.С.; Кава, Р.Дж.; Хасан, М. Захид (2009). «Открытие (теоретическое предсказание и экспериментальное наблюдение) класса топологических изоляторов с большой щелью и спин-поляризованным одиночным конусом Дирака на поверхности». Физика природы . arXiv : 0908.3513 . дои : 10.1038/nphys1274 . ISSN 1745-2473 . S2CID 119195663 .
- ^ Се, Д.; Ю. Ся; Д. Цянь; Л. Рэй; Дж. Х. Дил; Ф. Мейер; Дж. Остервальдер; Л. Патти; Дж. Г. Чекельский; НП Онг; А.В. Федоров; Х. Лин; А. Бансил; Д. Грауэр; Ю.С. Гор; Р. Дж. Кава; МЗ Хасан (2009). «Перестраиваемый топологический изолятор в спин-спиральном транспортном режиме Дирака». Природа . 460 (7259): 1101–1105. arXiv : 1001.1590 . Бибкод : 2009Natur.460.1101H . дои : 10.1038/nature08234 . ISSN 0028-0836 . ПМИД 19620959 . S2CID 4369601 .
- ^ Хасан, М. Захид; Мур, Джоэл Э. (8 февраля 2011 г.). «Трехмерные топологические изоляторы». Ежегодный обзор физики конденсированного состояния . 2 (1): 55–78. arXiv : 1011.5462 . Бибкод : 2011ARCMP...2...55H . doi : 10.1146/annurev-conmatphys-062910-140432 . ISSN 1947-5454 . S2CID 11516573 .
- ^ Сюй, Ян; Миотковский, Иренеуш; Лю, Чанг; Тиан, Джифа; Нам, Хёндо; Алидуст, Насер; Ху, Цзюнин; Ши, Чи-Кан; Хасан, М. Захид; Чен, Юн П. (2014). «Наблюдение квантового эффекта Холла топологического поверхностного состояния в собственном трехмерном топологическом изоляторе». Физика природы . 10 (12): 956–963. arXiv : 1409.3778 . Бибкод : 2014NatPh..10..956X . дои : 10.1038/nphys3140 . ISSN 1745-2481 . S2CID 51843826 .
- ^ Хасан, МЗ; Кейн, CL (08 ноября 2010 г.). «Коллоквиум: Топологические изоляторы». Обзоры современной физики . 82 (4): 3045–3067. arXiv : 1002.3895 . Бибкод : 2010RvMP...82.3045H . дои : 10.1103/RevModPhys.82.3045 . S2CID 16066223 .
- ^ «Странная топология, меняющая физику» . Научный американец . Проверено 22 апреля 2020 г.
- ^ «Добро пожаловать в странный математическый мир топологии» . Откройте для себя журнал . Проверено 22 апреля 2020 г.
- ^ Орнес, Стивен (13 сентября 2016 г.). «Топологические изоляторы обещают вычислительные достижения и понимание самой материи» . Труды Национальной академии наук . 113 (37): 10223–10224. дои : 10.1073/pnas.1611504113 . ISSN 0027-8424 . ПМК 5027448 . ПМИД 27625422 .
- ^ Ло, Синь; Салливан, Майкл Б.; Квек, Су Ин (27 ноября 2012 г.). «Первопринципные исследования атомных, электронных и термоэлектрических свойств равновесных и напряженных Bi 2 Se 3 и Bi 2 Te 3 с учетом ван-дер-ваальсовых взаимодействий» . Физический обзор B . 86 (18): 184111. arXiv : 1308.1523 . Бибкод : 2012PhRvB..86r4111L . дои : 10.1103/PhysRevB.86.184111 . ISSN 1098-0121 . S2CID 118022274 .
- ^ Перейти обратно: а б Холтгреве, Крис (2022). Теоретическое моделирование наноразмерных систем с тяжелыми ионами . Библиотека Гиссенского университета (диссертация). doi : 10.22029/jlupub-7899 .
- ^ Фламмини, Р; Колонна, С; Хоган, К; Махатха, СК; Папаньо, М; Барла, А; Шевердяева, ПМ; Морас, П; Алиев, З.С.; Бабанлы, М.Б.; Чулков Е.В.; Карбоне, С; Рончи, Ф (09 февраля 2018 г.). «Свидетельства наличия β-антимонена на границе раздела Sb/Bi 2 Se 3» . Нанотехнологии . 29 (6): 065704. Бибкод : 2018Nanot..29f5704F . дои : 10.1088/1361-6528/aaa2c4 . ISSN 0957-4484 . ПМИД 29320369 .
- ^ Хоган, Конор; Холтгрю, Крис; Рончи, Фабио; Колонна, Стивен; Санна, Саймон; Морас, Паоло; Шевердяева Полина М.; Махатха, Санджой; Папаньо, Марко; Алиев, Зия С.; Бабанлы, Магомед; Чулков Евгений Владимирович; Карбоне, Чарльз; Фламмини, Роберт (24 сентября 2019 г.). «Температурный фазовый переход в гетероструктуре антимонен/Bi 2Se 3 дер Ваальса» . АСУ Нано . 13 (9): 10481–10489. arXiv : 1906.01901 . дои : 10.1021/acsnano.9b04377 . ISSN 1936-0851 . PMID 31469534 . S2CID 174799137 .
- ^ Джин, Кён Хван; Ём, Хан Ун; Джи, Сын Хун (19 февраля 2016 г.). «Разработка зонной структуры топологических изоляторных гетеропереходов» . Физический обзор B . 93 (7): 075308. Бибкод : 2016PhRvB..93g5308J . дои : 10.1103/PhysRevB.93.075308 . ISSN 2469-9950 .
- ^ Холтгрю, К.; Махатха, Южная Каролина; Шевердяева, ПМ; Морас, П.; Фламмини, Р.; Колонна, С.; Рончи, Ф.; Папаньо, М.; Барла, А.; Петачча, Л.; Алиев, З.С.; Бабанлы, М.Б.; Чулков Е.В.; Санна, С.; Хоган, К. (03 сентября 2020 г.). «Топологизация β-антимонена на Bi2Se3 посредством эффектов близости» . Научные отчеты . 10 (1): 14619. Бибкод : 2020NatSR..1014619H . дои : 10.1038/s41598-020-71624-4 . ISSN 2045-2322 . ПМК 7471962 . ПМИД 32884112 .
- ^ Холтгрю, Крис; Хоган, Конор; Санна, Симона (2 апреля 2021 г.). «Эволюция топологических состояний поверхности после адсорбции слоя Sb на Bi2Se3» . Материалы . 14 (7): 1763. Бибкод : 2021Mate...14.1763H . дои : 10.3390/ma14071763 . ISSN 1996-1944 гг . ПМЦ 8061775 . ПМИД 33918428 .
- ^ «Шахта Санта-Катарина, Ранчо Кальвильо, Санта-Роза, Сьерра-де-Санта-Роза, муниципалитет Гуанахуато, Гуанахуато, Мексика» . Mindat.org . Проверено 3 апреля 2022 г.
- ^ Перейти обратно: а б Энтони, Джон В.; Бидо, Ричард А.; Блад, Кеннет В.; Николс, Монте К. «Гуанахуатит» (PDF) . Справочник по минералогии . Минералогическое общество Америки . Проверено 3 апреля 2022 г.
- ^ Ниссон, DM; Диогуарди, AP; Клавинс, П.; Лин, CH; Ширер, К.; Шокли, AC; Крокер, Дж.; Курро, Нью-Джерси (13 мая 2013 г.). «Ядерный магнитный резонанс как исследование электронных состояний Bi 2 Se 3» . Физический обзор B . 87 (19): 195202. arXiv : 1304.6768 . Бибкод : 2013PhRvB..87s5202N . дои : 10.1103/PhysRevB.87.195202 . ISSN 1098-0121 . S2CID 118621215 .
- ^ Бутч, НП; Киршенбаум, К.; Сайерс, П.; Сушков, А.Б.; Дженкинс, Г.С.; Дрю, HD; Паглионе, Дж. (01.06.2010). «Сильное поверхностное рассеяние в сверхвысокоподвижных кристаллах топологического диэлектрика Bi 2 Se 3 » . Физический обзор B . 81 (24): 241301. arXiv : 1003.2382 . Бибкод : 2010PhRvB..81x1301B . дои : 10.1103/PhysRevB.81.241301 . ISSN 1098-0121 . S2CID 55078840 .
- ^ Чен, Ян; Лю, Яджун; Чу, Маою; Ван, Лицзюнь (25 декабря 2014 г.). «Фазовые диаграммы и термодинамические описания бинарных систем Bi–Se и Zn–Se» . Журнал сплавов и соединений . 617 : 423–428. дои : 10.1016/j.jallcom.2014.08.001 . ISSN 0925-8388 .
- ^ Atuchin, V. V.; Golyashov, V. A.; Kokh, K. A.; Korolkov, I. V.; Kozhukhov, A. S.; Kruchinin, V. N.; Makarenko, S. V.; Pokrovsky, L. D.; Prosvirin, I. P.; Romanyuk, K. N.; Tereshchenko, O. E. (2011-12-07). "Formation of Inert Bi2Se3(0001) Cleaved Surface" . Crystal Growth & Design . 11 (12): 5507–5514. doi : 10.1021/cg201163v . ISSN 1528-7483 .