Lunedì, 07 Aprile 2025 09:34

Controllo della crescita di antimonene su seleniuro di bismuto: strategie e indicazioni - Nuovo articolo

L’immagine mostra alcuni dei risultati ottenuti sul controllo della crescita dell’antimonene su un substrato di isolante topologico, come il seleniuro di bismuto. L’immagine mostra alcuni dei risultati ottenuti sul controllo della crescita dell’antimonene su un substrato di isolante topologico, come il seleniuro di bismuto.

In questo studio, sono stati eseguiti calcoli DFT, calcoli termodinamici atomistici e misure di microscopia STM, spettroscopia XPS e ARPES per determinare con precisione le condizioni necessarie alla crescita controllata di uno, due o tre strati ordinati di β-antimonene. Inoltre, i ricercatori hanno analizzato come le proprietà elettroniche e chimiche del materiale varino in funzione dello spessore.  
Questi risultati possono aprire la strada a nuove tecnologie, tra cui dispositivi per l’elettronica su scala nanometrica, sensori e sistemi per l’energia.  

Lo studio è stato pubblicato su Applied Physics Reviews

Il termine “antimonene” si riferisce a un materiale bidimensionale (2D) costituito da un singolo strato di atomi di antimonio. La sua struttura 2D e il forte accoppiamento spin-orbita conferiscono alla struttura elettronica dell'antimonene caratteristiche topologiche non convenzionali.  
Grazie a queste caratteristiche, l’antimonene ha suscitato grande interesse in diversi ambiti tecnologici, tra cui spintronica, fotonica, termoelettricità, elettrochimica, sensori, stoccaggio di energia e biomedicina. A livello sperimentale, le strutture atomiche dell’antimonene osservate finora si limitano a due fasi principali:  
- Fase α (*puckered asymmetric washboard*), caratterizzata da una cella di superficie rettangolare asimmetrica, analoga alla fase ortorombica A17 del fosforo nero.  
- Fase β (*buckled honeycomb*), con una cella esagonale a nido d’ape, corrispondente alla fase romboedrica A7 del fosforo blu.  
Attualmente, la sintesi di queste due fasi come singoli strati avviene tramite deposizione per evaporazione su substrati specifici. In particolare, la crescita epitassiale di antimonio su Bi₂Se₃ è di grande interesse, poiché la struttura superficiale di questo materiale è compatibile con quella della fase β. Inoltre, il contatto con Bi₂Se₃ rende la fase β metallica, conferendole proprietà topologiche non convenzionali.  
L’obiettivo di questo studio, pubblicato su *Applied Physics Reviews* (AIP), è determinare le condizioni ottimali per ottenere una specifica fase di antimonene. A tal fine, è stata utilizzata una combinazione di tecniche ad alta risoluzione, tra cui:  
- Microscopia a effetto tunnel (STM)  
- Spettroscopia di fotoemissione risolta in angolo (ARPES)  
- Spettroscopia di fotoemissione da livelli di core  

Questi metodi sperimentali sono stati integrati con calcoli DFT e calcoli di termodinamica atomistica, permettendo un’analisi approfondita delle proprietà elettroniche del materiale.  
Il lavoro è stato condotto in collaborazione tra ricercatori di CNR-ISM, Università di Nova Gorica (Slovenia), Saint Petersburg University (Russia), Russian Academy of Sciences, Università della Calabria.