ИСТИНА

Топологические поверхностные состояния представляют собой новый и чрезвычайно важный объект в современной физике. В связи с этим топологические изоляторы являются перспективным материалами в контексте электронного и спинового транспорта. Однако поверхностные топологические состояния могут нарушаться при модификациях поверхности, в том числе при окислении. C другой стороны, окисление может приводить к поверхностному легированию, что может применяться для направленной модификации поверхностных свойств. В настоящей работе для бинарных и тройных топологических изоляторов второго поколения со структурой тетрадимита M2X3 и M2X2Y (M = Sb, Bi; X, Y= Te, Se) предполагается определить механизм взаимодействия на локальном уровне при окислении поверхности кислородом воздуха, в том числе в присутствии воды. В качестве методов исследования предлагаются рентгеновская и ультрафиолетовая электронная спектроскопия, в том числе на синхротронном излучении с угловым разрешением, дифракционные и микроскопические методы а для интерпретации экспериментальных результатов – квантово-химическое моделирование.

Определены продукты и кинетика протекания реакций поверхности кристаллов топологических изоляторов второго поколения со структурой тетрадимита Sb2Te3, Bi2Se3, Bi2Te3, (Sb,Bi)2Te3, Bi2(Se,Te)3 с кислородом, влажным воздухом и водой, предложены механизмы взаимодействия, объясняющие наблюдаемые эффекты. Показано, что для скорости взаимодействия (Sb,Bi)2Te3 с кислородом определяющим является количество связей Sb-Te на поверхности. Для высоких концентраций Bi2Te3 наблюдается пассивация при толщине оксидного слоя более 3 структурных пентаслоёв. Показано отсутствие реакции рассмотренных соединений с парами воды. При взаимодействии Sb2Te3 с жидкой водой наблюдается вымывание сурьмы из первого пентаслоя.