Naš kolega Petar Pervan je nedavno u suradnji s grupama iz SAD-a i Italije objavio članak u prestižnom časopisu Physical Review Letters o elektronskoj strukturi kositar-selenidu, slojevitom materijalu s izraženim termoelektričnim efektom.

 

Band Structure of the IV-VI Black Phosphorus Analog and Thermoelectric SnSe

I. Pletikosić, F. von Rohr, P. Pervan, P. K. Das, I. Vobornik, R. J. Cava, T. Valla, Physical Review Letters 120, 156402 (2018).

DOI: 10.1103/PhysRevLett.120.156403

 

Novi razvoji u elektronici i fotonici zahtijevaju materijale s brzim elektronskim odzivom. Istraživanja u tom smjeru su se, uz grafen, okrenula i njemu srodnoj saćastoj strukturi fosforena čiji slojevi grade tzv. crni fosfor. Prednosti fosforena su gotovo potpuni izostanak defekata i visoka pokretljivost nosioca naboja, a za razliku od grafena ima i energetski procijep. Uslijed toga moguća je kontrola elektronskih svojstava fosforena promjenom podloge ili elektrokemijskog potencijala što je od posebnog interesa za izgradnju poluvodičkih uređaja poput digitalnih sklopova, lasera, fotovoltaičkih senzora itd.

Dobra pokretljivost nosilaca naboja u fosforenu također omogućuje i visoku termoelektričnu iskoristivost, tj. pretvaranje toplinskog toka u električni napon. Na žalost, svojstva fosforena brzo propadaju u kontaktu s kisikom i vodom iz zraka, pa je upravo zbog toga od velike važnosti nalaženje srodnih, kemijski stabilnih poluvodiča. Kositar-selenid, SnSe, jest jedan od elektronskih i strukturnih analoga crnog fosfora sa svim poželjnim svojstvima termoelektrika: posjeduje visoku mobilnost nosilaca naboja, čak višu nego fosforen, a u kontaktu s atmosferom ostaje stabilan.

U ovom su radu tehnikom kutno razlučive fotoelektronske spektroskopije (ARPES) na niskim temperaturama detaljno ispitivana svojstva elektronskih vrpci SnSe koje izravno uvjetuju termoelektrična svojstva materijala. Novi eksperimentalni podaci razotkrivaju detalje koji su do sad bili nepoznati, poglavito izraženu anizotropiju elektronske disperzije i složene višestruke džepove pokretljivih elektronskih šupljina koji unatoč donekle nižoj gustoći nosioca ipak osiguravaju kositar-selenidu njegova iznimna termoelektrična svojstva.