Observation of a bulk 3D Dirac multiplet, Lifshitz transition, and nestled spin states in Na3Bi

多重态 物理 Dirac(视频压缩格式) 凝聚态物理 自旋(空气动力学) 狄拉克旋量 表面状态 螺旋狄拉克费米子 迪拉克费米子 量子力学 曲面(拓扑) 费米子 几何学 热力学 数学 谱线 中微子
作者
Su‐Yang Xu,Chang Liu,Satya Kumar Kushwaha,Tay‐Rong Chang,Jason W. Krizan,Raman Sankar,Craig Polley,J. Adell,T. Balasubramanian,K. Miyamoto,Nasser Alidoust,Guang Bian,Madhab Neupane,Ilya Belopolski,Horng‐Tay Jeng,Cheng-Yi Huang,Wei-Feng Tsai,Hsin Lin,F. C. Chou,Taichi Okuda
出处
期刊:Cornell University - arXiv [Cornell University]
被引量:33
标识
DOI:10.48550/arxiv.1312.7624
摘要

Symmetry or topology protected Dirac fermion states in two and three dimensions constitute novel quantum systems that exhibit exotic physical phenomena. However, none of the studied spin-orbit materials are suitable for realizing bulk multiplet Dirac states for the exploration of interacting Dirac physics. Here we present experimental evidence, for the first time, that the compound Na3Bi hosts a bulk spin-orbit Dirac multiplet and their interaction or overlap leads to a Lifshitz transition in momentum space - a condition for realizing interactions involving Dirac states. By carefully preparing the samples at a non-natural-cleavage (100) crystalline surface, we uncover many novel electronic and spin properties in Na3Bi by utilizing high resolution angle- and spin-resolved photoemission spectroscopy measurements. We observe two bulk 3D Dirac nodes that locate on the opposite sides of the bulk zone center point $Γ$, which exhibit a Fermi surface Lifshitz transition and a saddle point singularity. Furthermore, our data shows evidence for the possible existence of theoretically predicted weak 2D nontrivial spin-orbit surface state with helical spin polarization that are nestled between the two bulk Dirac cones, consistent with the theoretically calculated (100) surface-arc-modes. Our main experimental observation of a rich multiplet of Dirac structure and the Lifshitz transition opens the door for inducing electronic instabilities and correlated physical phenomena in Na3Bi, and paves the way for the engineering of novel topological states using Na3Bi predicted in recent theory.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
王博林发布了新的文献求助50
刚刚
勤恳的雨文完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
刚刚
1秒前
小小牛发布了新的文献求助10
1秒前
裴仰纳完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
111驳回了情怀的应助
3秒前
zz桓桓发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
冷静的mm完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
4秒前
5秒前
星辰大海的应助被常常常常常采纳,获得10
5秒前
SANDY完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
颜洛旋的应助被微笑绿旋采纳,获得20
6秒前
飘逸的又夏完成签到 ,获得积分10
6秒前
明镜发布了新的文献求助10
6秒前
大水杯完成签到 ,获得积分10
6秒前
FG发布了新的文献求助10
6秒前
科研通AI2S的应助被Richard_M采纳,获得10
6秒前
weifeng完成签到,获得积分10
7秒前
feng完成签到 ,获得积分10
7秒前
7秒前
关心发布了新的文献求助10
8秒前
李健的小迷弟的应助被娜孜木采纳,获得10
8秒前
周鑫鑫周完成签到,获得积分10
9秒前
微笑姒完成签到,获得积分10
9秒前
111关闭了111的文献求助
9秒前
天天快乐的应助被大榴莲采纳,获得10
10秒前
张鑫宇完成签到,获得积分10
10秒前
12秒前
molihuakai的应助被陈CD采纳,获得10
13秒前
aidiresi发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
半杯咖啡完成签到,获得积分10
13秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Encyclopedia of Modern Artificial Intelligence 1000
Особенности технологий и методов информационно-психологических войн СССР с Великобританией и США в период 1939-1953 гг 1000
Das Matthäusevangelium: Kapitel 1:1–17 1000
IRTSD: Open-Source Data and Toolset for Electromagnetic Transient Analysis of Disturbances and IBR Control Malfunctions in Transmission Systems 1000
Entre Praga y Madrid : los contactos checoslovaco-españoles (1948-1977) 600
A REVIEW OF THE V-22 DYNAMICS VALIDATION PROGRAM 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8131096
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9533417
关于积分的说明 21601792
捐赠科研通 7713220
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3418348
关于科研通互助平台的介绍 2543987
邀请新用户注册赠送积分活动 2459687