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Die unbesetzte elektronische Bandstruktur topologischer Isolatoren

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der experimentellen Bestimmung der unbesetzten elektronischen Bandstruktur von topologischen Isolatoren. Diese Materialien sind Halbleiter mit starker Spin-Bahn-Wechselwirkung, deren globale Bandlücke des Volumenkristalls leitende Oberflächenzustände aufweist. Als zu untersuchende Systeme wurden für diese Arbeit zwei der drei prominentesten topologischen Isolatoren gewählt, Bi2Se3 und Sb2Te3. Zusätzlich wird als topologisches Halbmetall und Ursprungskomponente von Sb2Te3 auch die Bandstruktur von Sb(111) bestimmt. Die verwendete Messmethode ist die spin- und winkelaufgelöste Inverse Photoemission.

Titel: Die unbesetzte elektronische Bandstruktur topologischer Isolatoren
Verfasser: Zumbülte, Anna GND
Gutachter: Donath, Markus GND
Organisation: FB 11: Physik
Dokumenttyp: Dissertation/Habilitation
Medientyp: Text
Erscheinungsdatum: 2015
Publikation in MIAMI: 16.10.2015
Datum der letzten Änderung: 11.11.2015
Schlagwörter: Festkörperphysik; Inverse Photoemission; Unbesetzte Bandstruktur; Topologische Isolatoren; Spinauflösung
Fachgebiete: Physik
Sprache: Deutsch
Format: PDF-Dokument
URN: urn:nbn:de:hbz:6-98209493907
Permalink: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:6-98209493907
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Inhalt:
Kurzfassung I
Abstract I
1. Einleitung 1
2. Auswirkungen der Spin-Bahn-Wechselwirkung auf Oberflächenzustände 3
2.1. Oberflächenzustände . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.2. Spin-Bahn-Wechselwirkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.3. Topologische Isolatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
3. Experimentelle Methoden 15
3.1. Inverse Photoemission . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.2. Experimenteller Aufbau und weitere Methoden . . . . . . . . . . . . 18
3.3. Bestimmung der Winkelauflösung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
4. Sb(111): Eine Ursprungskomponente von Sb2Te3 31
4.1. Stand der Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
4.2. Präparation und Charakterisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
4.3. Bestimmung der unbesetzten Bandstruktur von Sb(111) . . . . . . . 38
4.4. Fazit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
5. Sb2Te3 47
5.1. Stand der Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
5.2. Präparation und Charakterisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
5.3. Bestimmung der unbesetzten Bandstruktur von Sb2Te3 . . . . . . . 54
5.4. Fazit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
6. Bi2Se3 73
6.1. Stand der Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
6.2. Präparation und Charakterisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
6.3. Bestimmung der Bandstruktur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
6.4. Vergleich mit Bi2Se3/Si(111) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
6.5. Fazit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
7. Zusammenfassung 109
A. Anhang 111
Literatur 114