Investigation of high-temperature bulk transport characteristics and skew scattering in samarium hexaboride
拓扑近藤绝缘体SmB $_6$的输运数据中的一个众所周知的特征是霍尔系数在65 K时的符号变化。已知SmB $_6$中的载流子是负的，但在65 K以上，霍尔符号表明载流子是正的。在这里，我们将霍尔测量扩展到400 K，并观察到霍尔系数在大约305 K时变回正确的（负）符号。我们解释的背景下产生的$f$和$d$电子之间的强相关性的斜散射的霍尔系数的异常符号。在能隙闭合的能量尺度上，与费米能下的$f$电子共振的$d$电子的数量变化。当大部分$d$和$f$电子处于共振状态时，斜散射占主导地位，导致观察到正号，但当较少的电子处于共振状态时，传统的散射机制占主导地位。
2019-07-22 cond-mat.str-el
Samarium hexaboride: A trivial surface conductor
最近的理论和实验研究表明，SmB $_6$是第一个拓扑近藤绝缘体：一种材料，其中局域和巡回电子之间的相互作用使体绝缘在低温下，而拓扑表面状态离开表面金属。虽然这将优雅地解释材料的令人困惑的导电性，我们发现实验观察到的候选人预测的拓扑表面状态是微不足道的字符，而不是：在$\barΓ$的表面状态是非常沉重和浅，只有$\sim 2$ meV的结合能。它表现出大的Rashba分裂，排除了拓扑性质。我们进一步证明了位于$\bar{X}$的另一个金属表面态并不是先前假设的独立的带隙内态，而是具有更高结合能（1.7 eV）的大质量能带的一部分。我们发现，它仍然是金属低至1 K由于减少与能量转移的表面4 $f$水平的杂交。
2015-02-05 cond-mat.str-el
A consistent view of the samarium hexaboride terminations to resolve the nature of its surface states
预测SmB $_6$可能是第一个拓扑近藤绝缘体所引发的研究工作已经产生了大量的新结果，尽管并非所有这些似乎都是兼容的。扫描隧道显微镜/光谱（STM/S）和角分辨光电子能谱（ARPES）之间存在着一个主要的差异，因为这两种实验方法表明（100）表面具有不同性质的终端数量非常不同。在这里，我们解决这个问题，在一个联合STM/S和ARPES研究。我们发现，在早期的STM研究中报道的两个有序的拓扑结构可以与使用光电子能谱确定的晶体终端。我们进一步观察到一个反转的STM对比度与偏置电压的拓扑结构之一。我们将这一结果归因于一个不同的能量依赖性的Sm和B-衍生状态，并表明，它可以被用来获得特定的元素图像的SmB $_6$，并确定哪些地形属于哪个终端。我们终于找到STS的结果，以支持修改的低能量的电子结构在表面，已被提议为平凡的起源，在这种材料中的表面金属。
2018-10-31 cond-mat.str-el
Magnetotransport Measurements of the Surface States of Samarium Hexaboride using Corbino Structures
最近的猜想的拓扑保护的表面状态的SmB $_6$和强大的表面传导低于4 K的验证，促使了大量的努力来了解的表面状态。传统的霍尔传输测量允许电流在拓扑绝缘体的所有表面上流动，因此这种测量受到来自不同传输特性的多个表面的贡献的影响。相反，我们研究磁输运的钐$_6$使用的Corbino几何，它可以直接测量一个单一的，独立的表面的导电性。（011）和（001）晶面在所有磁场角下都表现出很强的负磁阻效应。（011）表面具有$122\text{ cm}^2/\text{V}\cdot\text{sec}$的载流子迁移率和$2.5\times10^{13} \text{ cm}^{-2}$的载流子密度，其显著小于霍尔传输研究所指示的。这个迁移率值可以解释到目前为止未能观察到Shubnikov-de Haas振荡。对（011）表面电导率的角度依赖性的分析表明，载流子密度的场依赖性增强和来自自然氧化层磁矩的近藤散射的抑制的组合是负磁阻的可能来源。我们的研究结果还揭示了滞后行为，其大小取决于磁场扫描速率和温度。虽然这个功能变得更小时，场扫描速度较慢，不会消失或饱和，在我们最慢的扫描速率测量，这是比一个典型的磁输运轨迹慢得多。这些观测结果不能用量子干涉修正（如弱反局域化）来解释，但更可能是由于外部磁效应（如磁热效应或玻璃有序）。
2015-10-09 cond-mat.str-el
Surface-state spin textures and mirror Chern numbers in topological Kondo insulators
最近发现的拓扑近藤绝缘体引发了新的兴趣，著名的近藤绝缘体六硼化钐，这是假设属于这个家庭。在这封信中，我们研究了这种拓扑近藤绝缘体中的拓扑保护表面态的自旋纹理。特别是，我们得到密切的关系（i）在某些高对称点的杂交矩阵的形式，（ii）系统的镜像陈数，和（iii）可观察到的自旋纹理的拓扑表面状态。通过这种方式，实现了拓扑近藤绝缘体及其表面态自旋纹理的鲁棒分类。我们支持我们的研究结果与几个简化和现实的模型，如六硼化钐系统的数值计算。
2015-10-13 cond-mat.str-el
Spontaneous symmetry breaking and quantum Hall valley ordering on the surface of topological hexaborides
一些强关联的重费米子化合物，如钐（Sm）、镱（Yb）、六硼化钚（Pu）等，被预测在低温下成为拓扑绝缘体。这些系统在表面布里渊区的某些（三个）点附近支持无质量的狄拉克费米子，以下称为谷。在强垂直磁场中，这些表面态的锥形狄拉克色散淬灭到三组朗道能级上，我们预测了六硼化物表面上不可压缩量子霍尔态的各种可能的层次结构。此外，我们解决了表面零朗道能级内的强电子-电子相互作用的影响。具体来说，我们表明，根据长程（库仑型）和有限程（哈伯德型）相互作用的相对强度的基态可以显示无论是谷极化或谷相干分布的电子密度。我们还证明了两个谷偏振态之间的跃迁总是不连续的，而谷偏振态和谷相干态之间的跃迁是连续的。塞曼分裂和/或在表面上施加的单轴应变可以驱动系统通过各种量子相变，并将其置于不同的对称性破缺相。单轴应变的应用也被证明可以大大修改量子霍尔态的精确序列。我们还强调了拓扑结构在决定对称性破缺相位、拓扑六硼化物在强磁场中表面无序性方面的作用。
2015-12-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Bulk and surface properties of SmB6
六硼化钐的晶体结构是简单的立方结构（空间群#221，Pm-3 m），但它的性质远非简单。最初被归类为近藤绝缘体诞生于其有趣的中间价基态，最近被预测为一个强相关的拓扑绝缘体。随后的实验发现的表面状态恢复了兴趣SmB 6，我们在这里的目的是审查广泛的，在许多方面令人困惑的实验记录这种材料。我们将讨论SmB 6的表面和本体性质，重点是晶体生长和样品制备的作用。我们还将强调该领域剩余的奥秘和开放的问题。
2020-07-17 cond-mat.str-el
Diamagnetic Sm$^{3+}$ in the topological Kondo insulator SmB$_6$
六硼化钐是一种拓扑近藤绝缘体，其绝缘能带结构表现出金属表面态。由于绝缘体本身是由强相关性驱动的，所以体和表面都有引人注目的磁和电子现象。我们采用X射线吸收光谱（XAS）和X射线磁性圆二色性（XMCD）在Sm M $_{4,5}$边缘测量Sm $^{2+}$和Sm $^{3+}$在Sm B $_6$中的表面和体磁性质。在低于$T = 75$ K时，Sm的$^{3+}$磁偶极矩和Sm的总轨道矩在低于30 K时，都与外加磁场反向排列。在8 K和6 T下，解理表面的诱导Sm $^{3+}$磁矩意味着总Sm的1.5%为磁化Sm $^{3+}$。Sm $^{3+}$ XMCD二向色性在8 K下的场依赖性是抗磁性的并且近似线性。然而，在2 K下的体磁化由Sm $^{2+}$ Van Vleck磁化率以及具有$μ_{\rm Eff} = 5.2(1)~μ_{\rm B}$的1%顺磁性杂质驱动。这表明抗磁性Sm $^{3+}$在体相内得到补偿。Sm空位和碳掺杂对XAS和XMCD谱的影响很小，而抛光对XAS谱的影响很大。
2018-04-18 cond-mat.str-el
Interacting fermions in narrow-gap semiconductors with band inversion
在窄禁带半导体六硼化钐中实验观察到了非常规的热力学响应函数行为。基于这些观测结果，我们利用重整化群技术研究了弱耦合极限下带反转的f轨道窄禁带半导体的多体不稳定性。在投影出f轨道态的双占据后，我们建立了一个描述两个杂化类电子和类空穴带中相互作用粒子的低能理论。假设相互作用是弱的和短程的。我们考虑到在每个带的准粒子的有效质量之间的差异。在进行重整化群分析后，我们发现，当有效质量之间的失配足够小时，只有一个稳定的不动点对应于具有时间反演对称性破缺的激子不稳定性。
2020-12-28 cond-mat.str-el
Electrical properties of SmB$_6$ thin films prepared by pulsed laser deposition from a stoichiometric SmB$_6$ target
六硼化钐中可能存在的拓扑保护表面已经产生了强烈的需要进行调查，允许区分来自表面状态的属性和那些起源于（剩余）散装。SmB6薄膜的研究代表了一种有利的方法，允许定义良好的体积变化，不受表面状态。此外，薄膜对于潜在的技术应用是高度期望的。然而，SmB 6薄膜的生长伴随着技术问题，其通常与维持钐和硼的正确化学计量有关。在这里，我们提出了一个单一的化学计量的SmB6靶脉冲激光沉积（PLD）的SmB6薄膜合成的可行性研究。用卢瑟福背散射光谱仪（RBS）证实，我们成功地在薄膜中获得了与靶中相同的钐硼比。当衬底在沉积过程中保持在600 $^\circ$ C的温度下时，在MgO、蓝宝石和玻璃陶瓷衬底上成功沉积了揭示（结晶）SmB 6特征电学性质的薄膜。进行电阻的研究表明，批量性能的薄膜只有轻微的基板的影响。我们的研究结果表明，PLD是一个合适的方法，为复杂的和密集的研究SmB6和类似的系统。
2020-10-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Robust surface states and coherence phenomena in magnetically alloyed SmB6
六硼化钐是拓扑近藤绝缘体状态的候选者，其中近藤相干性被预测产生由拓扑表面状态跨越的绝缘间隙。在这里，我们调查的表面和体电子性质的磁合金Sm 1-xMxB 6（M=Ce，Eu），使用角分辨光电子能谱（ARPES）和互补的表征技术。值得注意的是，拓扑非平凡的体和表面能带结构被发现坚持高度改性的样品中，高达30%的Sm取代，并共存的情况下，Eu掺杂的反铁磁性。结果被解释的层次结构的能量尺度，其中表面态的出现与形成直接近藤差距，而低温运输的趋势取决于间接的差距。
2021-05-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Conduction through subsurface cracks in bulk topological insulators
拓扑绝缘体（TI）具有电子绝缘体同时具有金属导电表面的独特区别。在普通材料中，裂纹和变形等缺陷是导电的障碍，直观地使材料更具电阻性。特别地，3D TI在破裂时应该成为更好的导体，因为充当导电拓扑表面的裂缝本身为电流提供了额外的路径。值得注意的是，对于TI材料，任何表面或延伸缺陷都具有这种传导。在这封信中，我们证明了小的表面下的裂纹内形成的预测三维TI六硼化钐（钐$_{6}$）通过系统的划痕或砂磨的结果在这样的导电性增加。SmB $_{6}$在TI中处于独特的位置，表现出这种效应，因为它的单晶厚到足以容纳裂纹，并且因为它明显地不受通过体杂质的传导的影响。我们的研究结果不仅加强了SmB $_{6}$的拓扑性质的建设情况下，但与所有的TI裂纹，包括TI薄膜的晶界。
2015-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Surface Theory of a Family of Topological Kondo Insulators
本文导出了立方拓扑近藤绝缘体表面螺旋金属态的低能理论。尽管我们的分析主要集中在一个原型拓扑近藤绝缘体，六硼化钐（钐$_6$），表面理论推导出这里也可以捕捉到其他重费米子拓扑化合物的关键属性与类似的底层晶体结构。从一个有效的平均场八带模型在散装，我们到达一个低能量的表面状态的描述，追求分析和数值方法。特别是，我们发现，螺旋狄拉克激发附近的$\barΓ$点和两个$\bar{X}$ -点的表面布里渊区和一般的狄拉克点的能量显示{ \it偏移}相对于彼此。我们计算了几个观测量（如体绝缘带隙、表面狄拉克费米子的能量、它们与体带隙的相对位置等）对系统的依赖性。理论中的各种参数。我们还调查了表面光谱上的化学势的空间调制的效果，并表明，这种能带弯曲一般会导致“拖下”的狄拉克点深入到价带和强烈的增强费米速度的表面电子。与最近的ARPES和量子振荡实验的比较。
2014-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
