Создание однофазного β-антимонена на поверхности топологического изолятора и изучение его электронных свойств

Обычно после осаждения пленки сурьмы наблюдаются различные пропорции α и β структур. Известно, что α-антимонен демонстрирует квазипрямую запрещенную зону в точке Г (~ 1 эВ), тогда как β-антимонен имеет непрямую запрещенную зону более 2 эВ, которая зависит от деформации, а также от толщины плёнки, в диапазоне от полупроводника до структуры топологического полуметалла. В настоящей работе было проведено детальное исследование роста аллотропов антимонена на Bi2Se3 с использованием сканирующей туннельной спектроскопии, фотоэлектронной спектроскопии с угловым разрешением, фотоэмиссии остовных уровней, и расчётов электронной зонной структуры и термодинамики на основе DFT. Были определены условия, необходимые для упорядоченного, однофазного роста одинарных или тройных β-антимоненовых бислоев. Кроме того, мы определили их электронную структуру, работы выхода и характерные энергии связи остовных уровней и предложили объяснение относительно больших химических сдвигов, наблюдаемых между различными фазами. Конечной целью данного исследования является определение оптимальных условий для получения определенной фазы антимонена, что позволяет полностью контролировать его электронные свойства.

Работа частично выполнена в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, тема № FWRW-2022-0001.

Roberto Flammini, Conor Hogan, Stefano Colonna, Fabio Ronci, Mauro Satta, Marco Papagno, Ziya S. Aliev, Sergey V. Eremeev, Evgueni V. Chulkov, Zipporah R. Benher, Sandra Gardonio, Luca Petaccia, Giovanni Di Santo, Carlo Carbone, Paolo Moras, Polina M. Sheverdyaeva, Mastering the growth of antimonene on Bi2Se3: Strategies and insights, Applied Physics Reviews 12, 011336 (2025).
https://doi.org/10.1063/5.0246306