在掺杂过渡金属的中心对称拓扑绝缘体表面，等能Rashba费米子和Dirac费米子的共存现象

《Physical Chemistry Chemical Physics》：Coexistence of isoenergetic Rashba and Dirac fermions on the surface of centrosymmetric topological insulator decorated with transition metals

拓扑晶态绝缘体铅硒(111)表面在压缩应变下，通过亚表面金属层产生的电场梯度，实现了纯Rashba态与Dirac态在空间上的分离共存。实验验证了非均匀中心对称拓扑材料中两类表面态的独立存在条件，并比较了拓扑相与非拓扑相的Rashba系数差异。

　　

狄拉克锥起源于材料的体拓扑结构，但其主要贡献来自表面：在空间上，狄拉克态出现在平凡相与拓扑相的边界处。与此同时，拉什巴态则出现在对称性破缺的区域。在中心对称拓扑绝缘体的表面，拉什巴带和狄拉克带都存在，它们的杂化效应产生了巨大的拉什巴效应，从而改变了这两种能带的性质。因此，如果材料是均匀的，那么在中心对称拓扑绝缘体的表面，纯拉什巴费米子和纯狄拉克费米子本质上是不相容的。受近期实验的启发，我们研究了PbSe的（111）极性表面——这种材料在受到压缩应变时会变成拓扑晶体绝缘体，并确定了在费米能级附近同时存在纯拉什巴态和纯狄拉克态的条件。只有在非均匀的中心对称拓扑绝缘体中，这两种能带的空间起源被有效分离时，纯狄拉克态和纯拉什巴态才能在同一能量下共存。在PbSe的实验观察中，我们发现金属覆盖层会在亚表面区域产生强烈的静电势梯度，这种梯度进而生成了导致亚表面层中拉什巴分裂的电场。因此，在PbSe(111)中，拉什巴态主要存在于亚表面层，而狄拉克态则主要存在于表面层。最后，我们比较了平凡相和拓扑相中拉什巴态的性质；计算得到的拉什巴系数与实验结果在定性上是一致的。