Semiconducting Electronic Structure of the Ferromagnetic Spinel HgCr2Se4 Revealed by Soft-X-Ray Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy

角分辨光电子能谱 铁磁性 Weyl半金属 半金属 凝聚态物理 尖晶石 电子结构 带隙 物理 光电发射光谱学 材料科学 密度泛函理论 X射线光电子能谱 核磁共振 量子力学 冶金
作者
Hiroaki Tanaka,Andrei V. Telegin,Yurii P. Sukhorukov,Vladimir A. Golyashov,Oleg E. Tereshchenko,Alexander N. Lavrov,Takuya Matsuda,Ryusuke Matsunaga,Ryosuke Akashi,Mikk Lippmaa,Yosuke Arai,S. Ideta,Kiyohisa Tanaka,Takeshi Kondo,Kenta Kuroda
出处
期刊:Physical Review Letters [American Physical Society]
卷期号:130 (18)
标识
DOI:10.1103/physrevlett.130.186402
摘要

We study the electronic structure of the ferromagnetic spinel $\mathrm{Hg}\mathrm{Cr}_2\mathrm{Se}_4$ by soft-x-ray angle-resolved photoemission spectroscopy (SX-ARPES) and first-principles calculations. While a theoretical study has predicted that this material is a magnetic Weyl semimetal, SX-ARPES measurements give direct evidence for a semiconducting state in the ferromagnetic phase. Band calculations based on the density functional theory with hybrid functionals reproduce the experimentally determined band gap value, and the calculated band dispersion matches well with ARPES experiments. We conclude that the theoretical prediction of a Weyl semimetal state in $\mathrm{Hg}\mathrm{Cr}_2\mathrm{Se}_4$ underestimates the band gap, and this material is a ferromagnetic semiconductor.
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