В тонких слоистых пленках n-Bi2Te3 и твердых растворов на основе Bi2Te3 исследованы резонансные микро-рамановские спектры и морфология межслоевой ван-дер-ваальсовой поверхности. Установлено влияние состава, толщины, морфологии поверхности и метода получения пленок на относительную интенсивность рамановских фононов, чувствительных к поверхностным топологическим состояниям фермионов Дирака. DOI: 10.21883/FTP.2017.06.44553.13

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.

Проведены исследования температурных и магнитополевых зависимостей гальваномагнитных свойств гетероэпитаксиальных пленок n-Bi2Te3 в магнитных полях до 14 Тл при низких температурах. Показано, что ступени на магнитополевых зависимостях квантового эффекта Холла и плато на температурных зависимостях магнетосопротивления в пленках обусловлены топологическими поверхностными состояниями фермионов Дирака. DOI: 10.21883/FTP.2017.07.44632.18

In anisotropic layered films of a multicomponent n-Bi1.92In0.02Te2.85Se0.15 solid solution in strong magnetic fields from 2 to 14 T at low temperatures, quantum oscillations of magnetoresistance associated with surface states of electrons in 3D topological insulators were studied. From the analysis of the spectral distribution of the amplitudes of quantum oscillations of magnetoresistance, the main parameters of the Dirac fermion surface states are determined. A comparison of the results with the data obtained by the method of scanning tunnel spectroscopy was carried out. It is shown that a high surface concentration determines the contribution of the Dirac fermion surface states to the thermoelectric properties of n-Bi1.92In0.02Te2.85Se0.15.

The Seebeck coefficient S and the electrical conductivity σ of solid solutions based on bismuth telluride with substitutions in Bi and Te sublattices were studied at pressures up to 12 GPa at room temperature. It is shown that with increasing pressure, the electrical conductivity increases and, despite the decrease in the Seebeck coefficient, an increase in the power factor (S^2)σ is observed in p-Bi0.5Sb1.5Te3 and n-Bi2Te1.65Se0.65S0.7 solid solutions. The maximum increase in the power factor was found for n-Bi2Te1.65Se0.65S0.7 in the pressure range of 3−4 GPa, corresponding to the electronic topological phase transition. The investigated solid solutions were used in the model of a thermoelectric module with adjustable mechanical stress applied to thermoelements.