On envoie des impulsions laser ultracourtes sur le Bi (111) pour engendrer l’occupation des états électroniques jusqu'à 0.5 eV au-dessus du niveau de Fermi. Ainsi, on voit que la séparation Spin-Orbite (SO) des états de surface a une forte anisotropie par rapport aux axes cristallographiques. La figure montre que la séparation SO est 150 meV le long de la direction G - M ma augmente de 250% pour une rotation de 6 ° autour de la normale à la surface. Des photons polarisés parallèlement ou perpendiculairement à la direction GM (panneaux A et B) nous permettent de voir les états électroniques de symétries opposées. On a aussi vérifié la dispersion des états électroniques avec des calculs ab-initio de la structure de bande. L'analyse des fonctions d'onde obtenue indique que l’anisotropie du SO est due à l'orientation des spins hors du plan de la surface. Cette structure est importante pour les applications technologiques visant le transport du spin dans des dispositifs non balistiques.

[1] Giant Anisotropy of Spin-Orbit Splitting at the Bismuth Surface; Y. Ohtsubo, J. Mauchain, J. Faure, E. Papalazarou, M. Marsi, P. Le Févre, F. Bertran, A. Taleb-Ibrahimi, and L. Perfetti, Phys. Rev. Lett. 108, 256808 (2012).

Projet FEMTOARPES