Modèle de comptage

Les mesures d`ARPES sur un échantillon de c (2 × 4) confirment que les États de l`écart de bande en vrac sont des États de surface métallique à deux dimensions, plutôt que des États de défaut. La figure 6 (A et B) montre les dispersions mesurées dans le plan à une énergie de Photon fixe de 100 eV. Cette énergie de Photon correspond approximativement à une tranche à une impulsion constante hors plan KZ = 2, 2π/a, déterminée à partir d`un balayage dépendant de l`énergie des photons et à l`aide d`un modèle électronique libre de l`état final (voir matériaux et méthodes et Fig. S6). Le montage maximal de la courbe de distribution d`énergie (EDC) et de la courbe de distribution de l`élan (MDC) est illustré à la Fig. 6B (en bas). Les dispersions mesurées inférieures à 0,6 eV sont en accord général avec les calculs DFT-GGA pour les CoTiSb en vrac, tant en termes de dispersion qualitative que de bande passante mesurée (à moins de 10%). Dans l`écart en vrac (au-dessus de 0,6 eV), nous observons des États métalliques qui sont fortement dispersifs avec l`élan dans le plan. Les mesures à diverses énergies de photons confirment qu`elles sont bidimensionnelles car elles ne se dispersent pas avec un élan hors-plan (Fig. 6E et figues.

S6 et S7). Par conséquent, ces États in-Gap sont des États de surface, plutôt que des États de défaut qui seraient désordonnés (dispersionless). Nous attribuons les États de surface métalliques aux liaisons pendantes SB, identifiées par nos calculs de dalles (Fig. 6C) et prédites par notre modèle de comptage d`électrons au remplissage de liaisons pendantes demi – SB (nTi = 3/8; Fig. 5E). La surface de Fermi mesurée illustrée à la Fig. 6D est caractérisée par des poches de trou à (1,0), (1, 1) et (0, 1/2) et, par conséquent, suit la périodicité c (2 × 4) de la reconstruction de surface, confirmant de nouveau que les États de surface sont dérivés de la reconstruction. Nous testons maintenant les effets de l`occupation de TI, pour lequel notre modèle de comptage d`électrons prédit la stabilité du dimère à nTi = 3/8 (pour les liaisons pendantes semi-remplies).

La Figure 5C montre un histogramme des distances de la surface SB-SB la plus proche par rapport au nTi pour les dalles relaxantes, et la Fig. 5D montre les DOSs projetés correspondants. Nous constatons que notre comptage simple d`électrons est en excellent accord quantitatif avec les calculs DFT: pour nTi > 3/8, la longueur SB-SB est proche de celle de la valeur en vrac (4,16 Å), et les États SB 5s de faible altitude sont à pic, indiquant des surfaces non dimerisées. Mais pour nTi ≤ 3/8, la condition de comptage d`électrons pour les liaisons pendantes demi-remplies, il y a une coupure nette en dessous de laquelle la longueur de la liaison descend à 3,3 Å et les États SB 5s deviennent doublement culminé, indiquant la formation de dimères SB-SB stables. Nous utilisons des calculs DFT pour tester les prédictions du modèle de comptage d`électrons: c`est-à-dire que (i) les dimères de surface se stabilisent et (II) une couverture nonstoechiométrique de TI est attendue. Premièrement, nous testons les effets stabilisateurs de la DIMERISATION du SB-SB. La figure 5B compare le DOS pour deux dalles avec nTi = 0: une dalle avec des atomes dans leurs positions non relaxées (non dimérisées) et l`autre où la structure est détendue par la DIMERISATION. Le DOS de la structure non détendue présente un pic aigu au niveau de Fermi, que nous attribuons principalement aux États obligataires pendantes de SB, et indique une instabilité électronique. L`effet stabilisateur de la DIMERISATION est de réduire le DOS au niveau de Fermi (EF) en hybridant la moitié des liaisons pendantes dans les États de dimère SB-SB inférieurs, entraînant un DOS inférieur à EF pour la surface dimerisée. La DIMERISATION est également caractérisée électroniquement par un fractionnement de la surface SB 5s état près de − 9 eV, qui par contraste, est individuellement atteint pour les surfaces non dimérisées.