Полупроводники

Дифференциальная туннельная проводимость в лентах $n$-Bi$_2$Te$_{3-y}$Se$_y$, полученных спиннингованием расплава

Л. Н. Лукьянова^a, И. В. Макаренко^a, О. А. Усов^a, С. В. Новиков^a, С. О. Усов<sup>ab

a</sup> Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук, Санкт-Петербург, Россия
^b Научно-технологический центр микроэлектроники и субмикронных гетероструктур РАН, Санкт-Петербург, Россия

Аннотация: В лентах топологических изоляторов $n$-Bi$_2$Te$_{3-y}$Se$_y$ ($y$ = 0.45), сформированных спиннингованием расплава, и монокристаллических образцах при $y$ = 0.3 исследованы спектры дифференциальной туннельной проводимости $dI_t/dU$ в зависимости от напряжения $U$, измеренные методом сканирующей туннельной спектроскопии (СТС). Из анализа спектров $dI_t/dU$, пропорциональных электронной плотности состояний, были определены энергия точки Дирака $E_{\mathrm{D}}$ и ее флуктуации $\Delta E_{\mathrm{D}}$, положение краев валентной зоны $E_{\mathrm{V}}$ и зоны проводимости $E_{\mathrm{C}}$, ширина запрещенной зоны $E_g$ и поверхностная концентрация фермионов Дирака $n_s$. В монокристалле $n$-Bi$_2$Te$_{2.7}$Se$_{0.3}$ при более высокой $E_{\mathrm{D}}$ $n_s$ = 2.8 $\cdot$ 10$^{12}$ cm$^{-2}$, что на порядок выше, чем в лентах, при этом параметр мощности в монокристалле в три раза выше, чем в лентах. В запрещенной зоне исследованных термоэлектриков определены интервалы энергий уровней дефектов, относящиеся к донорным (Te$_{\mathrm{Bi}}$) и акцепторным (Bi$_{\mathrm{Te}}$) антиструктурным дефектам, а также вакансии теллура $V_{\mathrm{Te}}$ и висмута V$_{\mathrm{Bi}}$. Анализ СТС обнаружил дополнительные валентные подзоны VB$_i$ и подзоны проводимости CB$_i$.

Ключевые слова: твердые растворы на основе теллурида висмута, сканирующая туннельная спектроскопия, топологический изолятор, точка Дирака, дефекты.

Поступила в редакцию: 20.11.2025
Исправленный вариант: 20.11.2025
Принята в печать: 15.12.2025

DOI: 10.61011/FTT.2025.12.62414.327-25