Cacho, C., Crepaldi, A., Battiato, M., Braun, J., Cilento, F., Zacchigna, M., Richter, M. C., Heckmann, O., Springate, E., Liu, Y., Dhesi, S. S., Berger, H., Bugnon, Ph., Held, K., Grioni, M., Ebert, H., Hricovini, K., Minar, J. and Parmigiani, F. (2015). Momentum-Resolved Spin Dynamics of Bulk and Surface Excited States in the Topological Insulator Bi2Se3. Phys. Rev. Lett., 114 (9). COLLEGE PK: AMER PHYSICAL SOC. ISSN 1079-7114
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The prospect of optically inducing and controlling a spin-polarized current in spintronic devices has generated wide interest in the out-of-equilibrium electronic and spin structure of topological insulators. In this Letter we show that only measuring the spin intensity signal over several orders of magnitude by spin-, time-, and angle-resolved photoemission spectroscopy can provide a comprehensive description of the optically excited electronic states in Bi2Se3. Our experiments reveal the existence of a surface resonance state in the second bulk band gap that is benchmarked by fully relativistic ab initio spin- resolved photoemission calculations. We propose that the newly reported state plays a major role in the ultrafast dynamics of the system, acting as a bottleneck for the interaction between the topologically protected surface state and the bulk conduction band. In fact, the spin- polarization dynamics in momentum space show that these states display macroscopically different temperatures and, more importantly, different cooling rates over several picoseconds.
| Item Type: | Journal Article | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Creators: |
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| URN: | urn:nbn:de:hbz:38-410045 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DOI: | 10.1103/PhysRevLett.114.097401 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Journal or Publication Title: | Phys. Rev. Lett. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Volume: | 114 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Number: | 9 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Date: | 2015 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Publisher: | AMER PHYSICAL SOC | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Place of Publication: | COLLEGE PK | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ISSN: | 1079-7114 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Language: | English | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Faculty: | Unspecified | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Divisions: | Unspecified | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Subjects: | no entry | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Uncontrolled Keywords: |
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| URI: | http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/41004 |
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