"Физика и техника полупроводников"
Вышедшие номера
Оптическое поглощение, связанное с межзонными и межподзонными переходами электронов в теллуриде висмута
Вейс А.Н.1, Лукьянова Л.Н.2, Усов О.А.2
1Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия
2Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
Email: alnveis@mail.ru
Поступила в редакцию: 20 октября 2021 г.
В окончательной редакции: 25 октября 2021 г.
Принята к печати: 25 октября 2021 г.
Выставление онлайн: 22 ноября 2021 г.

При температурах 205 и 300 K исследованы спектральные зависимости коэффициента поглощения α в субмикронных образцах топологического изолятора n-Bi2Te3+ CdBr2, обладающих при высоких значениях коэффициента Зеебека оптимальными термоэлектрическими свойствами при температурах ниже комнатной. Выявлены и проанализированы составляющие спектров оптического поглощения, связанные с межзонными и межподзонными переходами электронов. Установлено, что в теллуриде висмута при понижении температуры оптические переходы электронов на пороге межзонного поглощения остаются прямыми и разрешенными. Оценены величины энергетических зазоров между абсолютными экстремумами зоны проводимости и валентной зоны, а также между основной и дополнительной подзонами зоны проводимости. Показано, что скорости их изменения с температурой противоположны по знаку. Построена энергетическая схема Bi2Te3, отвечающая экспериментальным данным. Ключевые слова: теллурид висмута, топологический изолятор, оптическое поглощение, межзонные и межподзонные переходы, энергетическая зонная схема.
  1. Y. Ando. J. Phys. Soc. Jpn., 82, 102001 (2013)
  2. J. Heremans, R. Cava, N. Samarth. Nature Rev. Mater., 2, 17049 (2017)
  3. D.M. Rowe. Thermoelectric harvesting of low-temperature heat. In: Modules, Systems, and Applications in Thermoelectrics, ed. by D.M. Rowe (CRC Press, Boca Raton, FL, 2012) p. 23-1
  4. Thermoelectrics for Power Generation --- A Look at Trends in the Technology, ed. by S. Skipidarov and M. Nikitin (InTechOpen, 2016) p. 572
  5. A.A. Reijnders, Y. Tian, L.J. Sandilands, G. Pohl, I.D. Kivlichan, S.Y. Frank Zhao, S. Jia, M.E. Charles, R.J. Cava, N. Alidoust, S. Xu, M. Neupane, M.Z. Hasan, X. Wang, S.W. Cheong, K.S. Burch. Phys. Rev. B, 89, 075138 (2014)
  6. I. Mohelsky, I. Dubroka, A. Wyzula, J. Slobodeniuk, A. Martinez, G. Krupko, Y. Piot, B.A. Caha, O. Huml cek, J. Bauer, G. Springholz, M. Orlita. Phys. Rev. B, 102 (8), 085201 (2020)
  7. J. Lee, J. Koo, Y.M. Jhon, J.H. Lee. Opt. Express, 23 (5), 6165 (2015)
  8. R. Sun, S. Yang, X. Yang, E. Vetter, D. Sun, N. Li, L. Su, Yan Li, Yang Li, Z. Gong, Z. Xie, K. Hou, Q. Gul, W. He, X. Zhang, Z. Cheng. Nano Lett., 19, 4420 (2019)
  9. N. Xu, Y. Xu, J. Zhu. npj Quant. Mater., 2, 51 (2017)
  10. T.-H. Liu, J. Zhou, M. Li, Z. Ding, Q. Song, B. Liao, L. Fu, G. Chen. Proc. Natl. Acad. Sci., 115, 879 (2018)
  11. D. Baldomir, D. Failde. Sci. Rep., 9, 6324 (2019)
  12. А.Н. Вейс, Л.Н. Лукьянова, В.А. Кутасов. ФТП, 51, 873 (2017)
  13. Ю.И. Уханов. Оптика полупроводников (Л., Изд-во ЛПИ им. М.И. Калинина, 1970) ч. 1, гл. 2, с. 60
  14. E. Haga, H. Kimura. J. Phys. Soc. Jpn., 19, 1506 (1964)
  15. H. Kohler. Phys. Status Solidi B, 78 (1), 95 (1976)
  16. А.Н. Вейс, М.К. Житинская, Л.Е. Шелимова. Докл. XIII Межгос. сем. Термоэлектрики и их применения" (СПб., 2013) с. 144