Single crystal growth and electronic properties of topological nodal line semimetal ZrAs2

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.

Właściwości fizyczne współcześnie badanych materiałów w dużym stopniu zależą od techniki ich wytworzenia. Utrzymujący się trend miniaturyzacji nanostruktur elektronicznych, w połączeniu z odkrywaniem nowych zjawisk, intensyfikuje i poszerza obszar działań badawczych. Większość struktur produkowanych na potrzeby obecnej elektroniki składa się z szeregu ultra-cienkich warstw osadzanych sekwencyjnie jedna na drugiej. Warstwy te muszą wykazywać bardzo dużą jednorodność fazową i krystaliczną, gdyż wszelkie niedoskonałości istniejące w jednej warstwie przenoszone są na kolejne, co powoduje zaburzenie wzrostu całej struktury. Powstające w czasie procesu wzrostu defekty znacząco ograniczają, a niekiedy wręcz uniemożliwiają osiągnięcie wymaganych parametrów technicznych. Zatem kontrola procesu technologicznego na każdym etapie wytwarzania jest krytyczna dla jakości uzyskiwanej struktury.

W przedstawionym przeze mnie materiale omówię szereg metod uzyskiwania jednorodnych krystalicznie cienkich warstw tantalu, kobaltu, MgO, Sn, oraz CoSn oraz omówię wyniki badań potwierdzające ich wysoką jakość strukturalną powiązaną ze specyficznymi właściwościami mechanicznymi oraz magnetycznymi.

Materials with topologically non-trivial electronic states and diverse symmetry properties have gained significant attention in condensed matter physics. Among these, ZrAs₂ stands out as a notable example, exhibiting nodal lines that form closed loops in momentum space, governed by several symmetries such as inversion symmetry, time reversal symmetry and non-symmorphic symmetries [1-3]. This study explores the electronic properties of ZrAs₂ using a combination of angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES) and density functional theory (DFT) calculations (see Figure 1).

ARPES measurements revealed a well-defined nodal loop structure, particularly prominent at lower excitation energies of 30 and 50 eV. These findings, corroborated by DFT calculations, highlighted symmetry-enforced Dirac-like band crossings at specific points within the Brillouin zone, notably near the S point. Slab calculations further delineate the surface bands and bulk states associated with these crossings, aligning well with experimental data [4].

Figure 1 Comparison between constant energy contours obtained by ARPES and DFT calculations at binding energy equal to: (a, e) E_F, (b, f) -0.5 eV, (c, g) -1.0 eV and (d, h) -1.72 eV.

[1] P. E. R. Blanchard, R. G. Cavell, and A. Mar, J. Alloys Compd. 505, 17 (2010).
[2] X. Zhou, C. H. Hsu, H. Aramberri, M. Iraola, C. Y. Huang, J. L. Mañes, M. G. Vergniory, H. Lin, and N.  Kioussis, Phys. Rev. B 104, 125135 (2021).
[3] S. Nandi, B. B. Maity, V. Sharma, R. Verma, V. Saini, B. Singh, D. Aoki, and A. Thamizhavel, Phys. Rev. B 109, 075155 (2024).
[4] A. S. Wadge, K. Zberecki, B. J. Kowalski, D. Jastrzębski, P. K. Tanwar, P. Iwanowski, R. Diduszko, A. Moosarikandy, M. Rosmus, N. Olszowska, A. Wiśniewski, Phys. Rev. B 110, 035142 (2024).

Wykład będzie prowadzony w języku angielskim w sali 203. Dostępna będzie również transmisja ZOOM.

Informacje dotyczące sesji Zoom.