拓扑 Dirac 半金属薄膜中的空间电荷不均匀性与缺陷态

当 Dirac 半金属的 Fermi 能级 $E_F$ 接近 Dirac 点 $E_D$ 时，在 $|E_F - E_D| < k_B T$（其中 $k_B T$ 为热能）处揭示了新的物理现象，如速度重正化1,2,3 和 Dirac 等离子体4,5。在石墨烯中，基底无序会导致 $E_F$ 的涨落。三维拓扑 Dirac 半金属 (TDS)6,7 消除了基底，并且由于更好的金属屏蔽和更高的介电常数，应表现出更小的 $E_F$ 涨落。本文利用扫描隧道显微镜测量了 TDS Na3Bi 中的电势涨落。其均方根电势涨落显著小于室温（$\Delta E_{F,rms}$ = 4-6 meV = 40-70 K），与 h-BN 上最高质量的石墨烯8相当；远小于 SiO2 上的石墨烯9,10 或拓扑绝缘体的 Dirac 表面态11。表面 Na 空位在 Dirac 点附近产生具有惊人空间扩展的新型共振态，为调控 TDS 薄膜材料的表面态密度提供了独特方式。