相变材料 Ge2Sb2Te5 拓扑能带反转的证据

本文报道了对三元相变材料 Ge2Sb2Te5 的角分辨光电子能谱研究，该材料在亚稳态立方相下外延生长于 Si(111) 上。观测到的上体价带在 $\bar{\Gamma}$ 处呈现极小值，位于费米能级 $E_F$ 以下 0.3 eV 处，并在 $\bar{\Gamma}$ 周围呈现圆形费米轮廓，色散直径为 0.27-0.36 Å^-1。这与立方相中 Petrov 堆叠序列的密度泛函理论计算结果相符，该计算显示出拓扑表面态。拓扑平庸的立方 KH 堆叠在 $\Gamma$ 处显示价带极大值，这与稳定六角相的所有先前计算一致：对于平庸的 $Z_2$ 拓扑不变量 $\nu_0$，价带极大值位于 $\Gamma$ 处；对于非平庸的 $\nu_0$，则位于远离 $\Gamma$ 处。扫描隧道谱在 $E_F$ 附近表现出 0.4 eV 的带隙。