Epitaxial films of bismuth telluride topological insulators have received increasing attention due to potential applications in spintronic and quantum computation. One of the most important properties of epitaxial films is the presence of interface defects due to lateral lattice mismatch since electrically active defects can drastically compromise device performance. By describing hybrid reflections in hexagonal bismuth telluride films on cubic substrates, in-plane lattice mismatches were characterized with accuracy at least 20 times better than using other X-ray diffraction methods, providing clear evidence of 0.007\% lateral lattice mismatch, consistent with stress relaxation associated with van der Waals gaps in the film structure.
Lateral lattice coherence lengths in thin films of bismuth telluride topological insulators, with overview on polarization factors for X-ray dynamical diffraction in monochromator crystals
在文章“铋碲化物拓扑绝缘体的范德华外延中的缺陷动力学”（J. Phys. Chem. C 2019，123，24818-24825，doi：10.1021/acs.jpcc.9b05377）的支持信息文件中，开发或重新讨论了关于薄膜X射线衍射分析的几个主题。主要发展了一个简单的计算薄膜横向晶格相干长度的公式（部分S4 -薄膜中的横向晶格相干长度），而单色晶体中的X射线动态衍射模拟则是一个有趣的综述，它揭示了$π$和$σ$偏振分量之间的比率如何受到衍射是在运动学还是动态状态下发生的影响（第S3节-极化系数）。
Morphology Control in van der Waals Epitaxy of Bismuth Telluride Topological Insulators
碲化铋作为拓扑绝缘体的原型，重新受到人们的关注。高质量的薄膜作为新型自旋电子器件的基础平台已经被研究。铋的低迁移率和碲化物的高解吸系数组成的方案中，生长参数对薄膜的结构和电子性能的影响剧烈。最近[J. Phys. Chem. C 2019，123，24818-24825]，已经对这种材料的外延膜中的缺陷的动力学进行了详细的研究，揭示了膜/衬底晶格失配对膜的横向相干性的影响。非常小的晶格失配（<0.05%）预期对外延系统的质量没有影响，其中原子层通过范德华力彼此弱结合，与观察到的相反。在这项工作中，我们调查的晶格失配和薄膜晶畴的大小和形态之间的相关性。使用同步加速器X射线获得的薄膜布拉格反射的三维倒空间图用于可视化整个薄膜厚度的结晶畴的空间构造，而原子力显微镜图像提供了薄膜表面畴形态的直接信息。
Energetics and diffusion of gold in bismuth telluride
我们将电子显微镜和能量色散谱实验与\textit{ab-initio}模型相结合，研究了Au在Bi $_2$ Te $_3$中的溶解度和扩散。我们发现，热退火的Au膜的结果在Bi $_2$ Te $_3$中的Au浓度高于先前报道的溶解度极限。Au扩散到Bi $_2$ Te $_3$中的时间尺度也比预期的大得多。为了解释我们的观察，我们计算缺陷形成能和扩散势垒内DFT。我们确定了与先前观察到的低溶解度和（快速）各向异性扩散一致的间隙机制。然而，较低的形成能量的替代缺陷表明，他们可能是活跃的，在我们的实验中，并解释观察到的高浓度。
Tunneling behavior of bismuth telluride nanoplates in electrical transport
我们研究了溶液化学合成法生长的碲化铋（Bi 2 Te 3）纳米片的电输运性质。由Bi 2 Te 3纳米片组成的器件是通过将溶液滴在结构化的金片上后进行表面处理制成的，并且电阻的温度依赖性显示出非金属行为。在我们的实验结果和基于简单哈密顿量的表面电导的理论计算中，都观察到了I-V中的对称隧穿行为，其中不包括载流子-载流子相互作用。在这里，我们提出了两个设备：一个显示对称，另一个显示两步隧穿行为。后者可以理解为无序。
Anharmonic phonon effects on linear thermal expansion of trigonal bismuth selenide and antimony telluride crystals
采用并扩展了一种有效的Grüneisen方法，研究了三方结构硒化铋（Bi $_2$ Se $_3$）和碲化锑（Sb $_2$ Te $_3$）的声子非谐性和线性热膨胀系数（TEC）.系统的非谐性进行了研究，通过广泛的计算Grüneisen参数，利用保序变形。与实验结果相一致，在$a$和$c$方向的TEC之间存在较大的各向异性。Sb $_2$ Te $_3$中固有的较大非谐性与Bi $_2$ Se $_3$相比被体积效应抵消，导致它们的线性TEC具有可比的温度依赖性。从我们的第一性原理数据推导出的德拜温度也非常符合现有的表中的值。这项工作中开发的高效方法首次应用于研究两个三角形热电系统的线性TEC，为解决其他热电和其他低对称性材料中的非谐效应提供了令人兴奋的机会。
铋硫属化物Bi $_2$ Se $_3$和Bi $_2$ Te $_3$是半导体，其可以是热电材料（TE）和拓扑绝缘体（TI）。由这些材料中的空位、杂质或掺杂剂引起的晶格缺陷是重要的，因为它们在TE应用中提供了载流子并损害了这些材料作为TI的性能。我们提出了第一个固态核磁共振（NMR）研究的$^{77}$硒和$^{125}$碲核磁共振共振在多晶粉末的铋$_2$硒$_3$和铋$_2$碲$_3$，分别。自旋-晶格（$T_1$）弛豫由至多两个指数来建模。在这个模型的框架内，NMR测量是敏感的，这些材料内的原生缺陷的分布。一种成分对应于化学计量分数，绝缘体具有非常长的$T_1$，而另一种成分归因于具有高缺陷含量的样品分数，其具有由与传导载流子的相互作用产生的短$T_1$。碲化铋中不存在非常长的$T_1$表明整个样品中存在缺陷。对于硒化铋，缺陷区域分离成域。我们还发现一个实质性的差异，在短$T_1$组件$^{125}$ Te核（76毫秒）和$^{77}$硒（0.63秒），尽管这些材料具有几乎相同的晶格结构，化学和物理性质。的NMR位移和Korringa定律的调查表明，在硫属化物网站的导带电子的耦合是更强的碲化物。结果与碲化物中$p$带电子的较强自旋轨道耦合（SOC）一致。如果给定材料的大多数参数保持相等，这种类型的实验可以提供工程TI材料中SOC的有用探针。
Chromium-Doped Bismuth Antimony Telluride for Future Quantum Hall Resistance Standards
自2017年以来，外延石墨烯一直是美国电阻国家标准的基础材料。电学计量学内的研究的未来途径是消除对强磁场的需要，如当前对于表现出量子霍尔效应的器件的情况。量子霍尔效应只是围绕着最近的量子物理现象，如复合费米子，电荷密度波和拓扑性质[1-2]的许多研究工作之一。磁掺杂拓扑绝缘体（MTIs）等新材料提供了量子反常霍尔效应的途径，其理想形式可能成为未来的电阻标准，只需一个小的永磁体即可激活量子电阻值[3-5]。此外，这些设备可以在零场测量下工作，使欧姆的传播更加经济和便携。在这里，我们提出了精确测量的结果的h/e2量化平台的铬掺杂（BixSb 1-x）2 Te 3，并给他们的背景下，通过比较它们与现代石墨烯为基础的电阻标准。最终，基于MTI的设备可以与磁场厌恶约瑟夫森电压标准结合在一个系统中，以获得替代的量子电流标准。
Decoding Thermal Stability: In situ Insights into Phase Controlled Phosphine-free Colloidal Bi-Te Nanosheets
University of Rostock（罗斯托克大学）；Pidstryhach Institute for applied problems of mechanics and mathematics of NAS of Ukraine（乌克兰国家科学院普季里哈赫应用力学与数学研究所）；Center for Interdisciplinary Electron Microscopy (ELMI-MV), Department “Life, Light & Matter”, University of Rostock（罗斯托克大学生·光·物质学院跨学科电子显微镜中心）
Epitaxial Growth of Perovskite SrBiO$_3$ Film on SrTiO$_3$ by Oxide Molecular Beam Epitaxy
空穴掺杂的钙钛矿铋酸盐例如Ba $_{1-x}$ K $_x$ Bi O $_3$和Sr $_{1-x}$ K $_x$ Bi O $_3$是公知的铋基氧化物高转变温度超导体。报道的铋酸盐薄膜显示出相对低的质量，可能是由于它们与衬底的大的晶格失配和Bi在高温下的低粘附系数。本文报道了用分子束外延法在SrO封端的SrTiO $_3$（001）衬底上成功地外延生长了铋酸锶SrBi O $_3$薄膜。两种不同的生长方法，高温共沉积或再结晶循环的低温沉积加高温退火，被开发来改善外延生长。SrBiO $_3$具有赝立方晶格常数$\sim$ 4.25 μ m，在SrTiO $_3$衬底上的$\sim$ 8.8\%的晶格失配，导致在前几个晶胞中有大的应变。通过这两种方法制备的厚度大于6个晶胞的膜完全弛豫到体晶格常数，并且具有相似的质量。与高温共沉积相比，再结晶方法可以产生更高质量的相干或部分应变的1-6个晶胞膜。光电子能谱实验表明，由于Bi和O的杂化作用，在费米能级附近存在成键和反键态，这与密度泛函理论的计算结果一致.该工作为高质量钙钛矿铋酸盐薄膜的合成提供了一般指导。
Temperature dependence of charge-to-spin conversion in rhombohedral (110) bismuth thin film
Kyoto University（京都大学）；The Institute for Solid State Physics, The University of Tokyo（东京大学固体物理研究所）；Kobe University（神户大学）；Saitama University（埼玉大学）；Center for Spintronics Research Network (CSRN), Kyoto University（京都大学自旋电子学研究网络中心）；Osaka Metropolitan University（大阪公立大学）
某些烧绿石氧化物是碱性介质中最好的氧催化剂之一。因此，探索这些材料的外延膜具有重要的基础和技术意义。不幸的是，由于难以将前体材料中的铂金属氧化成Pt $^{4+}$，尚未实现最有前途的焦磷酸盐之一Bi $_2$ Pt $_2$ O $_7$的直接膜生长。在这项工作中，为了诱导氧化的铂，我们退火的脉冲激光沉积薄膜组成的外延$δ$ -Bi $_2$ O $_3$和共沉积，比较无序的铂。我们目前的同步辐射X射线衍射结果表明，退火薄膜的第一外延晶体的Bi $_2$ Pt $_2$ O $_7$。我们还可视化的烧绿石结构，通过扫描透射电子显微镜，并观察到有序的阳离子空位在富铋膜，但不是在富铂膜。$δ$ -Bi $_2$ O $_3$和Bi $_2$ Pt $_2$ O $_7$结构之间的相似性似乎有利于烧绿石的形成。这些结果为合成新型烧绿石薄膜氧催化剂提供了一条新的途径。
Thickness and growth-condition dependence of \emph{in-situ} mobility and carrier density of epitaxial thin-film Bi$_2$Se$_3$
通过分子束外延生长了硒化铋铋（Bi $_2$ Se $_3$），同时直接测量了载流子密度和迁移率作为膜厚度的函数的\emph{in situ}。载流子密度显示在膜传导开始时的高界面n掺杂（1.5 × 10 $^{13}$ cm $^{-2}$），以及$\sim$的体掺杂剂密度5 × 10 $^{18}$ cm $^{-3}$，大致独立于生长温度分布。迁移率更强烈地依赖于生长温度，并与量化的样品的结晶质量的\emph{ex-situ} AFM测量。这些结果表明，通过广泛采用的参数制备的Bi $_2$ Se $_3$在暴露于大气之前是\emph{n}掺杂的，掺杂主要是界面起源的，并且掺杂剂不是本Bi $_2$ Se $_3$膜中的限制性无序。
Ultrathin bismuth-yttrium iron garnet films with tunable magnetic anisotropy
ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；Université Grenoble Alpes, CNRS, Institut Néel（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国国家科学研究中心，内耳研究所）；Kyoto University（京都大学）；University of Konstanz（康斯坦茨大学）；Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón, CSIC（阿拉贡纳米科学与材料研究所，西班牙国家研究委员会）；Universidad de Zaragoza（萨拉戈萨大学）
