利用自旋分辨与角分辨光电子能谱确定 $\alpha$-Sn/InSb(001) 的体态和表面电子结构
材料科学
2024-03-05 v1
摘要
拓扑材料中的表面态和体态在许多应用中展现出了前景。灰锡或 -Sn，作为 HgTe 的反演对称类似物，可以表现出多种此类相。然而，在计算和实验上对于体态能带的精确形状以及表面态的数量和起源均存在分歧。利用自旋分辨与角分辨光电子能谱，我们研究了通过分子束外延在 InSb(001) 上生长的 -Sn 薄膜的体态和表面电子结构。我们发现体态能带的形状没有显著的翘曲。我们还在薄膜（13 双层）和厚膜（400 双层）中观察到在价带顶附近仅存在两个表面态。在 50 双层薄膜中，这两个表面态与量子阱态共存。令人惊讶的是，这两个表面态都是自旋极化的，具有正交的自旋动量锁定和相反的螺旋性。其中一个态是自旋极化的拓扑表面态，另一个是自旋共振态。最后，证实了由二次能带反转产生的另一个正交自旋动量锁定拓扑表面态的存在。我们的工作澄清了 -Sn(001) 的电子结构，从而可以更好地控制其电子性质。此外，在价带顶附近存在两个自旋极化表面态，这对于 -Sn 在自旋电子学中的应用具有重要意义。
引用
@article{arxiv.2403.01051,
title = {Determining the bulk and surface electronic structure of $\alpha$-Sn/InSb(001) with spin- and angle-resolved photoemission spectroscopy},
author = {Aaron N. Engel and Paul J. Corbae and Hadass S. Inbar and Connor P. Dempsey and Shinichi Nishihaya and Wilson Yánez-Parreño and Yuhao Chang and Jason T. Dong and Alexei V. Fedorov and Makoto Hashimoto and Donghui Lu and Christopher J. Palmstrøm},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.01051},
year = {2024}
}