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【2h】

Visualizing weakly bound surface Fermi arcs and their correspondence to bulk Weyl fermions

机译：可视化弱约束表面费米弧及其与整体Weyl费米子的对应关系

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Fermi arcs are the surface manifestation of the topological nature of Weyl semimetals, enforced by the bulk-boundary correspondence with the bulk Weyl nodes. The surface of tantalum arsenide, similar to that of other members of the Weyl semimetal class, hosts nontopological bands that obscure the exploration of this correspondence. We use the spatial structure of the Fermi arc wave function, probed by scanning tunneling microscopy, as a spectroscopic tool to distinguish and characterize the surface Fermi arc bands. We find that, as opposed to nontopological states, the Fermi arc wave function is weakly affected by the surface potential: it spreads rather uniformly within the unit cell and penetrates deeper into the bulk. Fermi arcs reside predominantly on tantalum sites, from which the topological bulk bands are derived. Furthermore, we identify a correspondence between the Fermi arc dispersion and the energy and momentum of the bulk Weyl nodes that classify this material as topological. We obtain these results by introducing an analysis based on the role the Bloch wave function has in shaping quantum electronic interference patterns. It thus carries broader applicability to the study of other electronic systems and other physical processes.
机译：费米弧是Weyl半金属的拓扑性质的表面表现，由与本体Weyl节点的本体边界对应关系强制执行。砷化钽的表面类似于Weyl半金属类的其他成员，其表面具有非拓扑带，这些带使对这种对应关系的探索难以理解。我们使用费米弧波函数的空间结构，通过扫描隧道显微镜进行探测，作为分光镜工具来区分和表征表面费米弧带。我们发现，与非拓扑状态相反，费米弧波函数受表面电势的影响很小：它在晶胞内相当均匀地扩散，并更深地渗透到主体中。费米弧主要存在于钽位点上，由此可得出拓扑体带。此外，我们确定了费米电弧弥散与将这种材料归类为拓扑的整体Weyl节点的能量和动量之间的对应关系。我们通过引入基于Bloch波函数在塑造量子电子干涉图中的作用的分析来获得这些结果。因此，它对其他电子系统和其他物理过程的研究具有更广泛的适用性。

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