Bi$_2$Se$_3$(111) 中的太赫兹表面模与电子-声子耦合
材料科学
2020-05-27 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
我们展示了一项针对拓扑绝缘体 (TI) BiSe 表面振动模的实验与理论结合研究，特别关注此前难以通过实验分辨的 10 meV 以下的低能区。通过应用非弹性氦原子散射 (HAS)，我们确定了完整的声子色散关系，并与密度泛函微扰理论 (DFPT) 计算进行了比较。声子模的强度由一个强瑞利模主导，这与先前的实验工作不同。此外，与近期报道相反，我们未观察到 Kohn 反常。这些观测结果与 DFPT 计算极为吻合。除这些结果外，实验数据通过束缚态共振增强揭示了瑞利模下方能隙中的两条额外色散曲线。它们可能关联到我们在 HAS 衍射图中观测到的表面电子密度超结构的激发。由我们温度依赖的 Debye-Waller 测量推导出的电子-声子耦合参数 = 0.23 与角分辨光电子能谱或朗道能级谱学所确定的值相当一致。我们的工作为二维材料的太赫兹测量以及针对电子-声子耦合的细微细节（能带弯曲、量子阱态的存在）的研究开辟了新视角。
引用
@article{arxiv.1907.01864,
title = {THz Surface Modes and Electron-Phonon Coupling in Bi$_2$Se$_3$(111)},
author = {Adrian Ruckhofer and Davide Campi and Martin Bremholm and Philip Hofmann and Giorgio Bendek and Marco Bernasconi and Wolfgang E. Ernst and Anton Tamtögl},
journal= {arXiv preprint arXiv:1907.01864},
year = {2020}
}