Hidden bulk and surface effects in the spin polarization of the nodal-line semimetal ZrSiTe
Year: 2021
Type: article
Abstract: In non-magnetic materials the combination of inversion symmetry breaking (ISB) and spin-orbit coupling (SOC) determines the spin polarization of the band structure. However, a local spin polarization can also arise in centrosymmetric crystals containing ISB subunits. This is namely the case for the nodal-line semimetal ZrSiTe where, by combining spin- and angle-resolved photoelectron spectroscopy with ab initio band structure calculations, we reveal a complex spin polarization. In the bulk, the valence and conduction bands exhibit opposite spin orientations in two spatially separated two-dimensional ZrTe sectors within the unit cell, yielding no net polarization. We also observe spin-polarized surface states that are well separated in energy and momentum from the bulk bands. A layer-by-layer analysis of the spin polarization allows us to unveil the complex evolution of the signal in the bulk states near the surface, thus bringing the intertwined nature of surface and bulk effects to the fore.
Source: Communications Physics
Language: English
Subfield: Atomic and Molecular Physics, and Optics
Field: Physics and Astronomy
Domain: Physical Sciences
Open Access status: gold
Estimated APC paid: $3,165
Funders: National Science Foundation, Schweizerischer Nationalfonds zur Förderung der Wissenschaftlichen Forschung, Bundesministerium für Bildung und Forschung, Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca, Julius-Maximilians-Universität Würzburg, Centro Svizzero di Calcolo Scientifico, National Supercomputing Centre Singapore, Deutsches Elektronen-Synchrotron, National Center of Competence in Research Materials’ Revolution: Computational Design and Discovery of Novel Materials
Awards: Nanowissenschafts-Messplatz für in-situ-kombinierte winkel- und spinauflösende Photoelektronen-Spektroskopie und Rastertunnelmikroskopie am Weichröntgen-Strahlrohr des Speicherrings PETRA III, Verbundprojekt Höchstauflösende XUV-PES: Messplatz zur In-situ-Bestimmung von spin- und impulsaufgelöster elektronischer Struktur an der XUV-Beamline bei PETRA III. Teilprojekt 1., G3292712634, Verbundprojekt Höchstauflösende XUV-PES: Messplatz zur In-situ-Bestimmung von spin- und impulsaufgelöster elektronischer Struktur an der XUV-Beamline bei PETRA III. Teilprojekt 2., Verbundprojekt: Höchstauflösende XUV-Photoelektronenspektroskopie bei PETRA III für In-situ-Echtzeit-Untersuchungen dynamischer Prozesse in Nanostrukturen. Teilprojekt 1., Verbundprojekt: Höchstauflösende XUV-Photoelektronenspektroskopie bei PETRA III für In-situ-Echtzeit-Untersuchungen dynamischer Prozesse in Nanostrukturen. Teilprojekt 2., G73787605, Sub-Mikrometer Fokussierungs- und Tieftemperatur-Probenscaneinheit für den spin- und impulsauflösenden Photoemissions-Messplatz ASPHERE III an der XUV-Beamline bei PETRA III, G7742120143, Combining spin polarization and attosecond time delay in photoemission
OpenAlex ID: W3138524641