Topologische Zustände auf der Goldoberfläche

Abstrakt

Goldoberflächen weisen spezielle elektronische Zustände auf, die als Prototyp von Shockley-Oberflächenzuständen gelten. Diese Oberflächenzustände werden häufig zur Validierung der Leistungsfähigkeit von winkelaufgelöster Photoemissionsspektroskopie (ARPES) und Rastertunnelspektroskopie eingesetzt. Wir zeigen hier, dass diese Shockley-Oberflächenzustände als topologisch abgeleitete Oberflächenzustände (TDSS) eines topologischen Isolators (TI), eines kürzlich entdeckten Quantenzustands, neu interpretiert werden können. Basierend auf Bandstrukturrechnungen lassen sich die Z2-Invarianten von Gold zur Charakterisierung eines TI präzise definieren. Unsere ARPES-Messung bestätigt die Existenz der TDSS durch den Nachweis der Dispersion unbesetzter Oberflächenzustände. Dieselben TDSS wurden auch auf Oberflächen anderer bekannter Edelmetalle (z. B. Silber, Kupfer, Platin und Palladium) beobachtet, was ein neues Licht auf diese seit Langem bekannten Oberflächenzustände wirft.