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Topological Crystalline Insulators. From protected surface states to Quantum Spin Hall Effect

Mardi 30 août 2016 13:30 - Duree : 1 heure
Lieu : LNCMI, salle de conférences "René Pauthenet" (bâtiment J, 2ème étage) - 25 rue des martyrs - 38000 Grenoble

Orateur : Ryszard BUCZKO (Institute of Physics Polish Academy of Sciences, Varsovie, Pologne)

Topological crystalline insulators (TCI) are materials that have nontrivial band structure topology protected by point-group symmetries. It has been discovered that (Pb,Sn)Te and (Pb,Sn)Se solid solutions host metallic Dirac helical surface states protected by mirror symmetry of the rock-salt (RS) structure. It has been shown that the energy spectra and the spin textures of the surface states strongly depend on the surface orientation. For example, in contrast to the surface states observed on the (100) surface, the Dirac cones at (111) surface are well separated and no interacting. I will describe ARPES and spin-resolved ARPES experiments performed on the bulk as well as on thin Pb1‑xSnxSe layer, which confirm the theoretical predictions. I will also discuss how the reduced dimensionality in TCIs thin layers affects the surface states and hence their topological properties. Using a tight-binding approach we demonstrate that in (111)-oriented thin films of SnSe and SnTe the energy gaps depend in an oscillatory fashion on the layer thickness. The calculated topological invariant indexes and edge state spin polarizations show that in the negative energy gaps regions ( 20–40 monolayers) a 2D topological insulator phase appears. In this range of thicknesses edge states are obtained with Dirac cones having opposite spin polarization in their two branches and the quantum spin Hall effect (QSHE) is predicted to exist.

Contact : anne-laure.barra@lncmi.cnrs.fr

Discipline évènement : (Physique)
Entité organisatrice : (LNCMI)
Nature évènement : (Séminaire)
Evènement répétitif : (Séminaire LNCMI)
Site de l'évènement : Polygone scientifique

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