Spin orbit induced spin textures of unoccupied surface states on T1/Si(111)

Grenzflächenzustände von Spin-Bahn dominierten Systemen sind von besonderem Interesse für die Spintronik, d.h. Anwendungen bei denen der Elektronenspin zur Informationsverarbeitung genutzt wird. Im Fokus dieser Arbeit stehen die Spin-Bahn-aufgespaltenen Oberflächenzustände von Tl/Si(111)-(1×1). Mit...

Other title:Spin-orbit-induced spin textures of unoccupied surface states on T1/Si(111)
Author: Stolwijk, Sebastian David
Further contributors: Donath, Markus (Thesis advisor)
Division/Institute:FB 11: Physik
Document types:Doctoral thesis
Media types:Text
Publication date:2014
Date of publication on miami:25.08.2014
Modification date:25.08.2014
Edition statement:[Electronic ed.]
Subjects:Niedrigdimensionale Systeme; Elektronische Struktur; Oberflächenzustände; Spin-Bahn-Wechselwirkung; Rashba-Systeme; spinaufgelöste Inverse Photoemission Low-dimensional systems, electronic structure, surface states, spin-orbit interaction, Rashba systems, spin-resolved inverse photoemission
DDC Subject:530: Physik
License:InC 1.0
Language:English
Format:PDF document
URN:urn:nbn:de:hbz:6-72329481566
Permalink:http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:hbz:6-72329481566
Digital documents:diss_stolwijk.pdf

Grenzflächenzustände von Spin-Bahn dominierten Systemen sind von besonderem Interesse für die Spintronik, d.h. Anwendungen bei denen der Elektronenspin zur Informationsverarbeitung genutzt wird. Im Fokus dieser Arbeit stehen die Spin-Bahn-aufgespaltenen Oberflächenzustände von Tl/Si(111)-(1×1). Mit Hilfe der spin- und winkelaufgelösten Inversen Photoemission wird die unbesetzte elektronische Struktur untersucht. Hierbei ermöglicht die Entwicklung einer rotierbaren Quelle für spinpolarisierte Elektronen – die ROSE – einen Nachweis mit dreidimensionaler Spinsensitivität. Für Tl/Si(111)-(1×1) wird ein unbesetzter Spin-Bahn-aufgespaltener Oberflächenzustand mit riesiger Spinaufspaltung und einzigartiger Spintextur detektiert. Die zweidimensionale hexagonale Symmetrie der Oberfläche in Kombination mit der Spin-Bahn-Wechselwirkung führt zu Spinrotationen und Spinchiralitäten im Reziproken Raum. Darüber hinaus wird eine Fermifläche erzeugt, in der Rückstreuung verboten ist - eine Eigenschaft die für Spintronik-Anwendungen von entscheidender Bedeutung sein kann.

Interface states of spin-orbit-dominated systems are often believed to revolutionize the use of the electron spin as information carrier in electronic devices, i.e., spintronics. In the focus of this work lie the surface states of Tl/Si(111)-(1×1). Spin- and angle-resolved inverse photoemission is used to investigate the unoccupied surface electronic structure. Here, the development of a rotatable spin-polarized electron source – the ROSE –enables three-dimensional spin sensitivity. For Tl/Si(111)-(1×1), an unoccupied spin-orbit-split surface state with giant splitting and unique spin texture is detected. Rotating spin-polarization vectors and a spin chirality in momentum space are found and traced back to spin-orbit interaction and the symmetry of the two-dimensional hexagonal system. Furthermore, a peculiar Fermi surface is found, where backscattering is strongly suppressed – a property which may be indispensable for spintronic applications.