Исследование влияния сверхпроводящей плёнки на электронную структуру топологического изолятора
Миграция топологического поверхностного состояния из подложки топологического изолятора в слой адсорбата является желанной целью, поскольку это означает, что защищенные топологией свойства подложки могут быть переданы адсорбированному материалу. Такие области исследований, как сверхпроводимость, майорановская физика или спинтроника, могут получить большую выгоду от спин-орбитальной текстуры или от устойчивости к беспорядку и дефектам, унаследованной от топологически-нетривиальной электронной структуры подложки. Ранние работы о поведении топологического состояния при нанесении плёнки сверхпроводящего свинца носят противоречивый характер. В настоящей работе были проведены экспериментальные и теоретические исследования границы раздела Pb/Bi2Se3. В результате исследования дан ответ на вопрос о всплытии топологического поверхностного состояния поверх слоя свинца. Фотоэмиссионное исследование интерфейса Pb/Bi2Se3при различных температурах и условиях покрытия адсорбата, позволило нам продемонстрировать, что данные, представленные в литературе, могут быть связаны с явлением поверхностной диффузии, проявляемой атомами Pb приводящей к разрушению связности адслоя. Расчеты в рамках теории функционала плотности показывают, что, несмотря на специфическое расположение атомов на границе раздела, топологическое поверхностное состояние не может всплывать в слой адсорбата, а смещается вглубь подложки из-за отрицательного изгиба интерфейсного потенциала.
(a) Структура границы раздела 1 ML Pb/Bi2Se3-6/5 × 6/5, вид сбоку. (b) Потенциальный изгиб внутри слэба Bi2Se3. (c) Поверхностная электронная структура интерфейса 1 ML Pb/Bi2Se3. Пространственные распределения поверхностных состояний I, II и III показаны справа.
Работа частично выполнена в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, тема № FWRW-2022-0001.
Oreste De Luca, Igor A. Shvets, Sergey V. Eremeev, Ziya S. Aliev, Marek Kopciuszynski, Alexey Barinov, Fabio Ronci, Stefano Colonna, Evgueni V. Chulkov, Raffaele G. Agostino, Marco Papagno, and Roberto Flammini, "Floating of the topological surface state on top of a thick lead layer: The case of the Pb/Bi2Se3interface", Phys. Rev. Materials 7, 124203 (2023)..