Di Pietro, P., Mitrano, M., Caramazza, S., Capitani, F., Lupi, S., Postorino, P., Ripanti, F., Joseph, B., Ehlen, N., Grüneis, A., Sanna, A., Profeta, G., Dore, P. and Perucchi, A.
(2018).
Emergent Dirac carriers across a pressure-induced Lifshitz transition in black phosphorus.
Physical review B, 98.
p. 165111.
APS Physics.
ISSN 2469-9969
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Abstract
The phase diagram of correlated systems like cuprate or pnictide high-temperature superconductors is likely defined by a topological change of the Fermi surface under continuous variation of an external parameter, the so-called Lifshitz transition. However, a number of low-temperature instabilities and the interplay of multiple energy scales complicate the study of this phenomenon. Here we identify the optical signatures of a pressure-induced Lifshitz transition in a clean elemental system, black phosphorus. By applying external pressures above 1.5 GPa, we observe a change in the pressure-dependent Drude plasma frequency due to the appearance of massless Dirac fermions. At higher pressures, optical signatures of two structural phase transitions are also identified. Our findings suggest that a key fingerprint of the Lifshitz transition, in the absence of structural transitions, is a Drude plasma frequency discontinuity due to a change in the Fermi surface topology.
| Item Type: | Journal Article | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Creators: |
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| URN: | urn:nbn:de:hbz:38-87104 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DOI: | 10.1103/PhysRevB.98.165111 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Journal or Publication Title: | Physical review B | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Volume: | 98 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Page Range: | p. 165111 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Date: | 8 October 2018 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Publisher: | APS Physics | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ISSN: | 2469-9969 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Language: | English | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Faculty: | Faculty of Mathematics and Natural Sciences | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Divisions: | Faculty of Mathematics and Natural Sciences > Department of Physics > Institute of Physics II | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Subjects: | Natural sciences and mathematics Physics |
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| Funders: | ERC Grant No. 648589 “SUPER-2D”, IISc-ICTP fellowship | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Projects: | CRC 1238 (project A1), GR 3708/2-1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Refereed: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| URI: | http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/8710 |
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