Kondo insulator SmB6 under strain: surface dominated conduction near room temperature
SmB 6是一个强关联的混合价Kondo绝缘体,具有新发现的表面态,被认为是非平凡的拓扑起源。然而,表面态仅在T ~* ~ 4K以下主导电导,限制了其科学研究和器件应用。在这里,我们报告的T * 在SmB 6的拉伸应变的应用下的增强。与0.7%的拉伸应变,我们报告的表面占主导地位的导电在高达240 K的温度下,持久的应变后,即使已被删除。这可以解释的框架中的应变调谐的时间和空间波动的f-电子配置,这可能通常适用于其他混合价材料。我们注意到,在潜在的器件应用中,这种应变量可以通过衬底在外延SmB 6膜中诱导。
2017-02-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electrical detection of surface spin polarization of candidate topological Kondo insulator SmB6
近藤绝缘体化合物SmB 6已成为强关联系统中实现拓扑非平凡态的强候选者,拓扑近藤绝缘体,它可以成为研究固态系统中非平凡拓扑和涌现关联驱动现象之间相互作用的新平台。然而,到目前为止,对这种材料的电子输运测量仅显示出在低温下稳定的表面主导电荷传导,缺乏证据表明其与拓扑性质的联系,例如,由于自旋动量锁定而导致的自旋极化。在这里,我们发现表面态自旋极化的证据,通过电检测的电流诱导的自旋化学电势差的表面上的SmB6单晶。我们清楚地观察到一个表面占主导地位的自旋电压,这是成比例的自旋极化到接触磁化的投影,是由充电电流的方向和幅度,是强烈的温度依赖性,由于从表面到体传导的交叉。我们估计的表面态净自旋极化的下限为15%的基础上的量子输运模型提供直接的证据,SmB6支持金属自旋螺旋表面状态。
2018-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quantum oscillations in Kondo Insulator SmB$_6$
在近藤绝缘体六硼化钐SmB $_6$中,强关联和能带杂化导致低温下的绝缘能隙和发散电阻。电阻发散在大约5开尔文时结束,最近证明这种行为是由表面电导引起的。然而,问题仍然存在是否以及在拓扑表面状态存在。量子振荡还没有被观察到映射费米面。我们解决了这个问题,通过解决朗道能级量子化和费米表面拓扑使用扭矩磁强计。观察到的费米面表明在(101)面上存在二维表面态。此外,朗道能级在无限磁场极限中的跟踪指向-1/2,这指示2D狄拉克电子态。
2013-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Spin-selective tunneling from nanowires of the candidate topological Kondo insulator SmB6
将相对论物理学引入量子隧穿可以导致奇异的行为,例如通过克莱因隧穿的完美传输。在这里,我们探测自旋动量锁定的相对论费米子的隧穿特性的设计和实施的隧穿几何,利用纳米线的拓扑近藤绝缘体候选人,SmB 6。将纳米线连接到扫描隧道显微镜针尖的末端,并用于在Neel温度为~50 K的反铁磁体Fe 1.03Te中成像双共线条纹自旋序。在10 K以上,随着拓扑表面态的抑制,反铁磁条纹变得不可见.我们进一步证明了自旋极化的方向与隧穿方向有关。我们的技术建立SmB 6纳米线作为自旋极化电流的理想管道。
2022-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Topological Insulators, Topological Crystalline Insulators, Topological Semimetals and Topological Kondo Insulators
在本书第一章(特邀)中,我们简要回顾了定义拓扑绝缘体的基本概念,并着重阐述了揭示和建立其对称性保护(SPT)拓扑性质的关键实验结果。然后,我们提出了关键的实验结果,证明磁性,近藤绝缘,镜像手性或拓扑晶体秩序和超导性的自旋轨道拓扑绝缘体设置和如何这些新的(体绝缘)相的物质出现通过拓扑量子相变从布洛赫带绝缘体通过拓扑或狄拉克半金属在临界点。
2015-02-15 cond-mat.mes-hall
Spin Injection and Inverse Edelstein Effect in the Surface States of Topological Kondo Insulator SmB6
利用电子的自旋自由度用于潜在的信息存储和计算技术已经引起了相当大的兴趣。拓扑绝缘体(TI)是一类具有特殊的边缘/表面态的量子材料,其Dirac费米子的自旋极化被锁定在动量方向上。这种自旋-动量锁定特性引起了非常有趣的自旋相关物理现象,如Edelstein效应和逆Edelstein效应。然而,在纯表面态的TI自旋注入是非常具有挑战性的,因为共存的高导电体态。在这里,我们实验证明自旋注入和观察拓扑近藤绝缘体,SmB 6的表面态的逆Edelstein效应。在低温下,当仅存在表面载流子时,观察到清晰的自旋信号。此外,自旋信号的磁场角依赖性与SmB 6表面态的自旋-动量锁定特性一致.
2016-10-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct observation of the spin texture in strongly correlated SmB6 as evidence of the topological Kondo insulator
拓扑近藤绝缘体(TKI)的概念是作为一类新的拓扑绝缘体而提出的,其中由于强自旋轨道耦合,非平凡表面态在低温下驻留在体近藤带隙中[1-3]。与其他三维(3D)拓扑绝缘体(例如Bi 2Se 3)相比,TKI在体块中是真正绝缘的[4]。此外,强电子关联存在于系统中,这可能与新的拓扑相相互作用。应用自旋和角度分辨光电子能谱(SARPES)的近藤绝缘体SmB 6,一个有前途的TKI候选人,我们揭示了SmB 6的表面态的自旋极化,和自旋被锁定的晶体动量。反向传播状态(即在k和-k处)具有受时间反演对称性保护的相反自旋极化。这些发现与表面布里渊区中4个时间反演不变动量之间的奇数个表面态费米面一起[5],第一次证明了SmB 6可以在源于近藤效应的体中的全绝缘间隙中容纳非平凡拓扑表面态。因此,我们的实验结果表明,SmB 6是第一个实现的三维TKI。它也可以作为一个理想的平台,系统地研究新的拓扑量子态与涌现效应和竞争秩序诱导的强关联电子之间的相互作用。
2014-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Suppression of the Kondo Resistivity Minimum in Magnetic Topological Insulators
磁掺杂的拓扑绝缘体在研究量子反常霍尔效应等奇异现象中得到了广泛的研究。电子自由度和杂质自由度的相互作用导致近藤效应,即在温度$T < T_K$(近藤温度)下电阻率的增加。我们从量子刘维尔方程出发,包括所有阶次的近藤散射,以及声子和非磁性杂质散射,研究了金属区域中$T \ge T_K$的手征表面态输运中的这种效应。与自旋-轨道耦合金属和半导体不同,$T_K$被自旋-动量锁定所抑制,这防止了近藤屏蔽云的形成。我们预计电阻率$ρ_{xx} \propto T^4$主要是由于声子。
2013-10-02 cond-mat.mes-hall
Kondo-like zero-bias conductance anomaly in a three-dimensional topological insulator nanowire
拓扑纳米线中的零偏异常最近引起了人们的极大关注,因为它们可能是马约拉纳模式的签名。然而,纳米线中的零偏置峰还有许多其他可能的起源,例如,弱局域化、Andreev束缚态或近藤效应。在这里,我们讨论的观察微分电导峰在零偏置电压在非超导电子输运通过三维拓扑绝缘体纳米线。零偏压电导峰显示出对数温度依赖性,并且经常与磁场线性分裂,这两者都是量子点中近藤效应的特征。在这里,我们描述了零偏置峰,并讨论了它们的起源。
2015-10-07 cond-mat.mes-hall
Intrinsic one-dimensional conducting channels in the Kondo insulator SmB6
自从50年前作为近藤绝缘体被发现以来,由于在绝缘状态下检测到意想不到的量子振荡,发现无序免疫体输运以及相关驱动拓扑物理学的建议,SmB 6最近重新引起了人们的兴趣。虽然最近的输运结果将异常低温传导归因于二维表面态,但重要的替代方案,例如位于一维位错线中的传导通道,尚未得到充分探索。在这里,我们研究SmB6与扫描微波阻抗显微镜和发现的证据进行一维状态终止于表面台阶边缘。这些状态在室温下仍然保持导电,表明对散射和非常规起源的不寻常的鲁棒性。我们的研究结果揭示了一个迄今为止未被发现的导电路线,在SmB6,有助于低温运输。在高度绝缘的相关体中的固有一维导电通道的独特方案提供了一个一维平台,可以托管异国情调的物理。
2021-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tuning bulk and surface conduction in topological Kondo insulator SmB6
体和表面状态的贡献的拓扑近藤绝缘体化合物SmB 6的单晶样品的电阻的晶体厚度和表面电荷密度的函数,后者调谐由离子液体门控与电极图案化在一个单一的表面上的Corbino盘几何形状。通过分别调整体和表面传导通道,我们显示了确凿的证据,一个模型与绝缘体和金属表面状态,交叉温度,仅取决于每个传导通道的相对贡献。表面电导为100 e^2/h,具有类电子性质,场效应迁移率为133 cm^2/V/s,载流子密度约为2 × 10 ^{14}/cm^2,与最近的光电发射结果一致。这种方法具有门调制表面导电超过25%的能力,为在大块晶体样品上结构化的门调谐器件的基础和应用研究提供了希望。
2014-08-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Cubic Topological Kondo Insulators
目前的近藤绝缘体理论采用的是传导电子与源自四方晶体环境的局部Kramers双峰的相互作用,但所有的近藤绝缘体都是立方的。在这里,我们发展了一个立方拓扑近藤绝缘体的理论,涉及自旋四重态与导电海的相互作用。自旋四重态极大地增加了强拓扑绝缘体的电势,从图中完全消除了弱拓扑相。我们证明了立方近藤绝缘体中的相关拓扑行为只能存在于布里渊区中较低对称性的X或M点处,从而导致了具有重准粒子的三个狄拉克锥。
2013-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
One-dimensional edge state transport in a topological Kondo insulator
拓扑绝缘体,金属边界状态保护免受时间反演不变的扰动,是一个有前途的途径,实现奇异的量子态的物质,包括各种激发的集体模式预测在粒子物理学,如马约拉纳费米子和轴子。根据理论预测,拓扑绝缘态不仅可以出现在具有强自旋轨道耦合的弱相互作用系统中,而且可以出现在由强电子关联驱动的绝缘体中。近藤绝缘体化合物SmB 6是实现这种奇异物质状态的理想候选者,在低温下,巡回传导电子和本地$f$电子之间的杂交驱动绝缘间隙和金属表面状态。在这里,我们利用表面铁磁性的SmB6的存在,研究在非常低的温度下的磁输运性质的金属表面状态的拓扑性质。我们发现证据的一维表面运输与量子化的电导值$e^2/h$源自铁磁畴壁的手性边缘通道,提供了强有力的证据,拓扑非平凡的表面状态存在于SmB6。
2015-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Tunable Kondo resonance at a pristine two-dimensional Dirac semimetal on a Kondo insulator
两种不同材料的接近导致准粒子的复杂耦合,使得在界面处经常实现前所未有的电子状态。在这里,我们证明了共振型多体基态的石墨烯,一个非磁性的二维狄拉克半金属,当生长在SmB 6,近藤绝缘体,通过热分解的富勒烯分子。这种基态通常在具有相关电子的三维磁性材料中观察到。在衬底的特征近藤温度以上,原始石墨烯的电子能带结构保持几乎完整。然而,随着温度的降低,石墨烯的狄拉克费米子与Sm 4f态杂化。随着石墨烯的进一步冷却和载流子密度的增加,杂化和近藤共振显著增强,证明了石墨烯的导电电子在界面处对Sm 4f局域磁矩的近藤屏蔽.这些发现表明,近藤效应在石墨烯中的实现通过SmB 6的接近,这是由石墨烯的温度和载流子密度调谐。
2021-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Robust Surface Hall Effect and Nonlocal Transport in SmB6: Indication for an Ideal Topological Insulator
拓扑绝缘体(TI)是一种不寻常的量子态,其中绝缘体在拓扑上不同于真空,从而产生独特的金属表面,其对时间反演不变扰动具有鲁棒性。然而,这些表面输运性质仍然难以从现有的TI晶体(Bi 2Se 3、Bi 2 Te 3和Sb 2 Te 3)中的体中分离,这是由于杂质引起的体传导。我们报道了拓扑近藤绝缘体(TKI)候选材料SmB 6的大晶体中的与厚度无关的表面霍尔效应和非局域输运,其对包括机械磨损在内的扰动是鲁棒的。这些结果证明,在低温下,SmB 6具有坚固的金属表面,包围着真正绝缘的大块,为在这种拟议的TKI材料中进行表面态的传输研究铺平了道路。(xia. uci.edu)。
2013-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Laser-irradiated Kondo insulators : Controlling Kondo effect and topological phases
我们从理论上研究了激光照射近藤绝缘体的性质。利用Floquet理论和从属玻色子方法,研究了周期性Anderson模型,导出了一个描述激光辐照下Kondo绝缘体的有效模型。在这个模型中,我们发现两个通用的激光诱导的效果。一个是动力学局域化,抑制跳跃和杂交。另一种是激光诱导的跳跃和杂化,这可以解释为一种合成的自旋轨道耦合或磁场。第一个效应极大地改变了近藤效应的行为。特别地,激光下的近藤效应根据杂交是原位还是离位而定性地改变其特性。第二种效应触发拓扑相变。在拓扑近藤绝缘体中,线偏振激光实现平凡、弱拓扑和强拓扑近藤绝缘体之间的相变。此外,圆偏振激光打破了时间反演对称性,诱导Weyl半金属相。我们的结果为动态控制重费米子系统中的近藤效应和拓扑相提供了新的途径。我们还讨论了实验设置来检测签名。
2017-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.str-el
Unconventional Josephson junctions with topological Kondo insulator weak links
三维(3D)拓扑绝缘体中的邻近诱导超导形成了物质的新量子相,并容纳了奇异的准粒子,如马约拉纳束缚态。通常研究的3D拓扑绝缘体的最大缺点之一是导电体的存在,其掩盖了表面态和低能束缚态。然而,在拓扑近藤绝缘体如SmB $_6$中引入超导性是有希望的,因为它们在低温下具有真正的绝缘体。在这项工作中,我们开发了一个非常规的约瑟夫森结耦合超导铌导致的表面态的SmB $_6$晶体。我们观察到一个强大的临界电流在低温下,响应于应用程序的平面外磁场与通常的夫琅和费模式的显着偏差。在微波辐射下出现的Shaphiro台阶进一步证明了约瑟夫森效应。此外,我们探讨了近藤击穿在我们的设备,如铁磁性的表面和超导电流的异常温度依赖性的影响。特别地,磁衍射图案显示出与场扫描方向的异常滞后,这表明在SmB $_6$表面磁性与超导性共存。实验工作将推进当前对拓扑非平凡超导体和与这种非常规超导相相关的紧急状态的理解。
2019-08-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Emergence of a symmetry-broken Chern insulator near a moiré Kondo breakdown
Shanghai Jiao Tong University(上海交通大学);Cornell University(康奈尔大学);Kavli Institute at Cornell for Nanoscale Science(康奈尔纳米科学卡弗里研究所);Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics and Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences(中国科学院物理研究所凝聚态物理国家实验室);Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University(上海交通大学李政道研究所);National Institute for Materials Science(国立材料研究所);Hefei National Laboratory(合肥国家实验室);Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter(马克斯·普朗克物质结构动力学研究所)
在摩尔双层中,通过角度对齐的MoTe2/WSe2异构双层,在摩尔空穴填充因子4/3处发现对称破缺的陈绝缘体,揭示了拓扑与Kondo相互作用的相互作用。
2026-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Topological Kondo semimetal and insulator in AB-stacked heterobilayer transition metal dichalcogenides
Flatiron Institute(平顿研究所);Rutgers University(罗格斯大学);Stony Brook University(石溪大学);Columbia University(哥伦比亚大学)
本研究发现AB堆叠MoTe₂/WSe₂异质双层在特定空穴掺杂下可实现拓扑近藤半金属与绝缘体,揭示手性近藤耦合的作用及应变场的调控效应。
2024-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Kondo effect on the surface of 3D topological insulators: Signatures in scanning tunneling spectroscopy
本文研究了三维拓扑绝缘体表面的稀磁杂质的散射。在低温极限下,杂质矩被表面态电子近藤屏蔽,尽管它们的自旋和动量被奇异地锁定。我们确定的近藤效应出现在准粒子干涉(QPI)的模式,通过扫描隧道光谱记录的签名,考虑到充分的能量依赖的T矩阵以及表面狄拉克锥的六边形翘曲。我们确定了一个普遍的能量依赖性的QPI信号在低扫描能量的近藤物理的指纹,显着不同的信号,由于非磁性或静态磁性杂质。最后,我们讨论了我们的结果在最近的实验数据的背景下。
2012-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Magnetic effects on Chern Kondo insulator
我们研究了Chern Kondo绝缘体在正方形光晶格中提出的交错磁通诱导$s$ - $p$轨道杂化通过重新审视其实现,并考虑到磁效应的Kondo阶段。分析了弱$s$ - $p$杂化区的Ruderman-Kittel-Kasuya-Yoshida相互作用,讨论了各向异性磁效应.此外,通过从玻色子理论系统地研究了与近藤耦合共存的顺磁相和磁相,得到了丰富的相,包括反铁磁相、共线反铁磁近藤绝缘体相和近藤金属相.与不考虑磁效应的情况相比,磁序增强了有效的近藤杂化,并对体拓扑结构表现出不同的影响。特别地,反铁磁序总是通过增加Chern Kondo相的体隙来增强拓扑相。结果表明,在本Chern Kondo晶格模型中获得了丰富的拓扑和磁效应。我们还研究了如何通过测量超冷原子实验中的霍尔电导和双占有率来识别拓扑结构和强关联效应。
2018-05-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Chern Kondo Insulator in an Optical Lattice
基于最近的冷原子实验,我们提出利用激光辅助的$s$和$p$轨道杂化以及人工规范场来实现和观察光学超晶格中的Chern Kondo绝缘体.在双阱正方形光晶格中,由于强的Hubbard相互作用,定域$s$轨道与巡游$p$带解耦,并被驱动到莫特绝缘体中。然后,施加拉曼激光束以诱导$s$和$p$轨道之间的隧穿,并且同时产生交错通量。由于$s$轨道态的强Hubbard相互作用,我们预言存在一个临界拉曼激光辅助耦合,超过该耦合,实现了近藤屏蔽,然后出现完全能隙的Chern Kondo相,其拓扑结构以整数Chern数为特征。作为一种强关联的拓扑态,Chern Kondo相位不同于单粒子量子反常Hall态,可以通过测量$s$轨道的能带拓扑和双占有率来识别.最后提出了陈近藤绝缘子的实验实现和检测方法。
2015-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Localization at the Edge of 2D Topological Insulator by Kondo Impurities with Random Anisotropies
我们考虑手征电子沿二维拓扑绝缘体的一维螺旋边缘运动,并与无序的近藤杂质链相互作用。假设电子-自旋耦合为随机各向异性,我们将该系统映射为无序势对电荷密度波的钉扎问题。这一映射证明了手征电子与自旋杂质耦合中的任意弱各向异性无序导致边缘态的安德森局域化。
2013-08-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Localization Length in Anderson Insulator with Kondo Impurities
在二维安德森绝缘体中,局域化长度$ξ$取决于磁性杂质对电子自旋的散射率$τ_s^{-1}$。对于交换的反铁磁符号,%常数,由于近藤相关性,时间$τ_s$是{ \em本身是$ξ$的函数}。我们证明,单一制度的本地化是不可能的,当磁性杂质的浓度,$n_{\tiny M}$,小于一个临界值,$n_c$。对于$n_{\tiny M}>n_c$,$ξ$对无因次电导$g$的依赖性是{ \em重入},在增加$g$时交叉到酉,并回到正交行为。近藤关联对弱{ \em parallel}磁场的敏感性导致巨平行磁电阻。
2003-05-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el