强拓扑半金属中的能隙表面态

三维强拓扑绝缘体或半金属承载拓扑表面态，通常认为只要时间反演对称性保持，这些表面态就是无能隙的。当表面态简并出现在远离时间反演不变动量处时，这种说法可能错误。此时系统的镜面不变性对于保护表面费米面的存在变得至关重要。在此我们展示这样一种情况存在于强拓扑半金属Bi$_4$Se$_3$中。角分辨光电子能谱和\textit{ab initio}计算揭示了Bi$_4$Se$_3$(111)的Bi$_2$Se$_3$终止面上表面能带的部分能隙化，其中沿$\bar{\Gamma}\bar{K}$的85 meV能隙朝镜面不变的$\bar{\Gamma}\bar{M}$方位角闭合为零。能隙打开归因于混合了相反自旋螺旋性态的带间自旋轨道相互作用。