三维拓扑绝缘体中普遍存在的表面能带弯曲的触发因素
材料科学
2017-11-22 v1 强关联电子
摘要
拓扑绝缘体(TIs)领域的主要科学活动在于通过磁输运与电子能谱确定其电子结构，以着眼于基于拓扑输运的器件。然而此方法存在一个 caveat。关于TI单晶最本征表面的电子结构，由 Shubnikov-de Haas (SdH) 振荡与角分辨光电子能谱(ARPES)所确定的结果间存在系统的实验差异。我们认定ARPES实验固有的强紫外光照为这些实验差异的源头。我们明确展示光照是关键参数，或者说触发因素，导致TI晶体表面附近电子能带的能量移动。该发现重新审视了表面修饰是表面能带弯曲主因的普遍看法，并解释了为何在无光照磁输运研究中能带弯曲并非主要问题。我们的研究进一步澄清了光照对TI电子能带结构的作用，揭示其双重效应：极短时间尺度下的向下能带弯曲，继之以大时间尺度下的能带平坦化。因此，我们的结果使我们能够呈现并预测典型ARPES实验中TI能带结构的完整演化。凭借我们的发现，我们指出通过基于光子的技术达到平带条件的两种途径，并建议了一个可解释潜在现象的微观机制。
引用
@article{arxiv.1711.05097,
title = {Trigger of the ubiquitous surface band bending in 3D topological insulators},
author = {E. Frantzeskakis and S. V. Ramankutty and N. de Jong and Y. K. Huang and Y. Pan and A. Tytarenko and M. Radovic and N. C. Plumb and M. Shi and A. Varykhalov and A. de Visser and E. van Heumen and M. S. Golden},
journal= {arXiv preprint arXiv:1711.05097},
year = {2017}
}