Изучение электронной структуры боковой поверхности теллурида висмута

Топологические изоляторы демонстрируют нетривиальную топологию зонной структуры благодаря инверсии краев объемной запрещенной зоны, обусловленной сильным спин-орбитальным взаимодействием и наличие топологически-защищённого безщелевого спин-поляризованного поверхностного состояния. В большинстве работ до сего времени изучались естественные поверхности скола ван дер Ваальсовых топологических изоляторов — (111). В настоящем исследовании удалось экспериментально приготовить боковую поверхность приемлемого качества для фотоэмиссионных измерений.  Однако она оказалась сложно фасетированной. Теоретические расчёты предсказали зависимость дисперсии поверхностных состояний от формы проекции объёмного континуума на выбранную ориентацию и поиск возможных ориентаций фасеток позволил выявить ориентацию поверхности, на которой дисперсия топологически-защищённого состояния идеально совпадает с наблюдаемой в эксперименте. Спектр такой поверхности характеризуется большой kx/ky анизотропией: скорость Ферми вдоль краёв ван дер ваальсовых промежутков (вдоль kx) в семь раз выше, чем поперёк (вдоль ky), как в эксперименте так и в расчёте. плоскость.

На рисунке показаны сечения рассчитанной объёмной поверхности Ферми n-допированного теллурида висмута различными кристаллографическими плоскостями и проекции объёмных состояний на эти поверхности; контуры постоянной энергии для поверхности (10-1); наложение рассчитанного спектра поверхности (10-1) на E(k) спектр измеренный с помощью фотоэмиссионной спектроскопии с угловым разрешением и сравнение соответствующих поверхностей Ферми двумерных состояний.  

Результаты опубликованы в статье:
Shvets I.A., Eremeev S.V., Golyashov V. A., Kumar N., Tarasov A. S., Kokh K. A., Tereshchenko O. E. Electronic structure of the Bi2Te3 non-van der Waals surface // Phys. Rev. B. – 2025. – Vol. 112. – P. 155166. Impact Factor = 3.7, квартиль Q1
https://doi.org/10.1103/bd4p-zrmy