Light-Induced Renormalization of the Dirac Quasiparticles in the Nodal-Line Semimetal ZrSiSe

In nodal-line semimetals, linearly dispersing states form Dirac loops in the reciprocal space with a high degree of electron-hole symmetry and a reduced density of states near the Fermi level. The result is reduced electronic screening and enhanced correlations between Dirac quasiparticles. Here we investigate the electronic structure of ZrSiSe, by combining time- and angle-resolved photoelectron spectroscopy with ab initio density functional theory (DFT) complemented by an extended Hubbard model (DFT + U + V) and by time-dependent DFT + U + V. We show that electronic correlations are reduced on an ultrashort timescale by optical excitation of high-energy electrons-hole pairs, which transiently screen the Coulomb interaction. Our findings demonstrate an all-optical method for engineering the band structure of a quantum material.

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Marco Grioni, Arnaud Magrez, Helmuth Berger, Majed Chergui, Philippe Bugnon, Alberto Crepaldi, Luca Moreschini, Simon Karl Moser, Gianmarco Gatti, Serhii Polishchuk
2020
Article

Résumé

Source officielle

https://infoscience.epfl.ch/record/279618?ln=fr

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Concepts associés (3)

Spectroscopie photoélectronique résolue en angle

vignette|Dispositif expérimental de spectroscopie photoélectronique résolue en angle|alt=|300x300px La spectroscopie photoélectronique résolue en angle (ARPES), est une technique expérimentale directe permettant l'observation de la distribution des électrons (plus précisément, la densité des excitations électroniques) dans l'espace réciproque des solides. Cette technique est une spécialisation de la spectroscopie de photoémission ordinaire. L'étude de la photoémission des électrons contenus dans un échantillon est habituellement réalisée en illuminant avec des rayons X doux.

Théorie des bandes

redresse=1.5|vignette|Représentation schématique des bandes d'énergie d'un solide. représente le niveau de Fermi. thumb|upright=1.5|Animation sur le point de vue quantique sur les métaux et isolants liée à la théorie des bandes En physique de l'état solide, la théorie des bandes est une modélisation des valeurs d'énergie que peuvent prendre les électrons d'un solide à l'intérieur de celui-ci. De façon générale, ces électrons n'ont la possibilité de prendre que des valeurs d'énergie comprises dans certains intervalles, lesquels sont séparés par des bandes d'énergie interdites (ou bandes interdites).

Electronic structure

In physics, electronic structure is the state of motion of electrons in an electrostatic field created by stationary nuclei. The term encompasses both the wave functions of the electrons and the energies associated with them. Electronic structure is obtained by solving quantum mechanical equations for the aforementioned clamped-nuclei problem. Electronic structure problems arise from the Born–Oppenheimer approximation. Along with nuclear dynamics, the electronic structure problem is one of the two steps in studying the quantum mechanical motion of a molecular system.