碲化鉍

美國能源部斯坦福線性加速器中心（SLAC）的國家加速器實驗室與斯坦福大學材料和能源科學研究所（SIMES）科學家共同努力的結果。

在2009年6月11日《科學快訊》網絡版上，美國物理學家陳宇林等發表了對碲化鉍電子特性的測試報告。

測試結果表明，該材料具有拓撲絕緣體的明顯特徵，可使電子在其表面自由流動，同時不損耗任何能量。

1、摩爾折射率：無可用的

2、摩爾體積（cm3/mol）：無可用的

3、等張比容（90.2K）：無可用的

4、表面張力（dyne/cm）：無可用的

5、介電常數：無可用的

6、極化率（10-24cm3）：無可用的

7、單一同位素質量：807.679469 Da

8、標稱質量：808 Da

9、平均質量：800.7608 Da ^[1] 

1、疏水參數計算參考值（XlogP）：無

2、氫鍵供體數量：0

3、氫鍵受體數量：0

4、可旋轉化學鍵數量：0

5、互變異構體數量：無

6、拓撲分子極性表面積：80.3

7、重原子數量：10

8、表面電荷：0

9、複雜度：9.7

10、同位素原子數量：0

11、確定原子立構中心數量：0

12、不確定原子立構中心數量：0

13、確定化學鍵立構中心數量：0

14、不確定化學鍵立構中心數量：0

15、共價鍵單元數量：10

實驗人員使用SLAC斯坦福同步輻射光源和勞倫斯伯克利國家實驗室先進光源發出的X光對碲化鉍樣品進行了測試。他們在調查其電子特性時發現，其具有拓撲絕緣子的明顯特徵，而且碲化鉍的實際特性還優於其理論特性。實驗表明，碲化鉍可耐受比理論預測更高的温度，這也意味着此種材料更接近於科學家想象中的應用。

這種神奇特性可能源於那些意外地行動不暢的電子。每個電子的量子自旋要和電子的運動相對應，這就是量子自旋霍爾效應，此一調整是創建自旋電子器件的重要組成部分。研究人員解釋説，當你擊打一個東西時，它通常會散開，還有可能反彈回來，但量子自旋霍爾效應意味着你不能按照完全相反的路徑將其反射回去。由此造成的戲劇性效果就是電子毫無阻力的流動，將一個電壓加至一拓撲絕緣體上，此一特殊自旋電流就會流動，且不會造成材料的發熱和消散 ^[2]  。

拓撲絕緣體不是常規的超導體，也不能用於超高效電源線，因為其只能攜帶很小的電流，但其為微芯片開發的範式轉移鋪平了道路，這將導致自旋電子學的新應用，即利用電子自旋來攜帶信息。而且，碲化鉍在實際應用中非常易於生產和使用，這種三維材料可通過現有成熟的半導體技術進行製造，也還很容易進行摻雜，如此可相當容易地調諧其性能。

性質：週期表主族第V、VI族元素化合物半導體。三角晶，原胞為菱形六面體，晶格常數1.0473nm，密度7.8587g/cm³。熔點585℃。由共價鍵結合，有一定離子鍵成分。

碲化鉍為間接帶隙半導體，室温禁帶寬度0.145eV，電子和空穴遷移率分別為0.135和4.4×10^-2m²/(V·s)，温差電優質係數1.6×10^-3/K。採用布里奇曼法、區域熔鍊法、直拉法制備。為良好的温差材料 ^[3]  。

用於半導體、電子冷凍和發電。狗、兔和鼠暴露在碲化鉍粉塵中有肺部反應，體重增加，而血液中的血清和器官中的鹼性磷酸黴的活性均未變化。美國規定大氣中的容許濃度為10mg/m^3。