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
Observation of a well-defined hybridization gap and in-gap states on the SmB6 (001) surface
拓扑学在凝聚态物理中的兴起引起了人们对识别新型量子材料的强烈兴趣，其中拓扑保护由电子相关驱动。六硼化钐是一种近藤绝缘体，已经提出，$5d$和$4f$带之间的带反转产生拓扑保护的表面态。然而，这些表面态的存在和拓扑性质的明确证据仍然缺失，其低能电子结构仍然没有完全建立。在这里，我们通过超低温扫描隧道显微镜和光谱学对六硼化钐进行了研究。我们获得清晰的原子分辨的样品表面的形貌图像。我们的隧穿光谱揭示了一个杂化间隙的签名，其大小约为$8\ \mathrm{meV}$，并且间隙内的微分电导几乎减少了一半，并且令人惊讶的是，在费米能级以下有几个强共振。共振能量的空间变化指向不同表面终端的电子态的微观变化。在$100\ \mathrm{mK}$获得的高分辨率隧穿光谱揭示了近藤共振的分裂，可能是由于晶体电场。
2018-06-07 cond-mat.str-el
Plutonium hexaboride is a correlated topological insulator
我们预测六硼化钚（PuB 6）是一种强相关的拓扑绝缘体，Pu处于中间价态Pu ^[2.7 +]。在动力学平均场论和密度泛函理论的结合下，我们证明了PuB 6是体相绝缘体，具有非平凡的Z2拓扑不变量.它的金属表面态在X狄拉克锥处有大的费米口袋，导致大的表面热导率。PuB6还具有非常高的熔化温度，因此它具有理想的核燃料材料固态特性。
2013-08-19 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
Dynamical Bonding Driving Mixed Valency in a Metal Boride
六硼化钐是一种异常物质，具有许多奇异的、似乎相互不相容的性质。它被认为是一种混合价半导体，后来被认为是一种拓扑近藤绝缘体，尽管是绝缘体，但仍然具有费米表面。我们提出了一个新的和统一的理解的SmB $_6$集中在迄今为止未被认识的动力学键合效应：两个Sm-B键合模式共存的SmB $_6$，对应于不同的氧化态的Sm。混合化合价出现在SmB $_6$中，来自于B的运动使这些不同的最小值的热布居。我们的模型同时解释了热价涨落，磁费米面的出现，在低温下的过剩熵，压力诱导的相变，以及拉曼光谱中的相关功能和它们的意外依赖于温度和硼同位素。
2020-01-10 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
Non-universal weak antilocalization effect in cubic topological Kondo insulators
研究了具有多个Dirac带的立方拓扑Kondo绝缘体表面电导率的量子修正。我们考虑的模型的时间反演不变的无序诱导的狄拉克带内以及带之间的电子的散射。当只存在带内散射时，我们发现三种长程扩散模式，导致电导率的弱反局域化校正，这仍然独立于微观细节，如费米速度和弛豫时间。带间散射使两个扩散模消失，只留下一个长程模。我们发现，取决于相位相干时间的值，无论是三个或只有一个长程扩散模式有助于弱本地化校正呈现量子校正电导率非普遍的。我们提供了一个解释，最近的运输实验六硼化钐的弱反定位已观察到的结果。
2015-07-07 cond-mat.str-el
Topological surface states interacting with bulk excitations in the Kondo insulator SmB$_6$ revealed via planar tunneling spectroscopy
六硼化钐（SmB $_6$）是一种著名的近藤绝缘体，其绝缘体来自于强电子关联，由于其拓扑性质的证据越来越多，从而具有受保护的表面态，最近引起了人们的极大关注。然而，与包括Bi $_2$ Se $_3$在内的弱相关对应物不同，仍然缺乏确凿的光谱证据。在这里，我们报告的结果，揭示了详细的光谱特性的钐$_6$平面隧道。在（001）和（011）单晶表面上获得的隧穿电导分别揭示了两个和一个狄拉克锥的线性态密度。非常值得注意的是，它被发现，这些拓扑状态没有被完全保护内的散装杂化间隙。一个现象学模型的隧道过程调用的表面态与体激发（自旋激子）的相互作用，如最近的理论预测，提供了一个一致的解释所有观察到的功能。我们的光谱研究支持并解释了在这种拓扑近藤绝缘体钐$_6$的不完全保护的表面状态的建议图片。
2016-05-26 cond-mat.str-el
Chemical and valence reconstruction at the surface of SmB6 revealed with resonant soft x-ray reflectometry
六硼化钐（SmB $_6$）是一种混合价态的近藤绝缘体，近年来作为关联拓扑表面态的可能宿主而受到广泛关注。在这里，我们使用的组合X射线吸收和反射技术，备份与共振$M_{4,5}$吸收边的Sm和光电数据的理论模型，建立横向平均的化学和价的深度分布在表面的钐$_6$。我们发现，裂解后，高极性的（001）表面的SmB $_6$进行大量的化学和价重建，导致硼终止和Sm $^{3+}$占主导地位的亚表面区域。而在室温下，重建发生在不到两小时的时间尺度上，在50 K以下需要大约24小时。最终建立硼终止，而与初始终止无关。我们的研究结果调和较早的深度分辨光电子能谱和扫描隧道光谱研究在不同的温度下进行，是重要的极性，因此，在这个系统中的表面状态更好地控制。
2018-01-10 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
Surface and bulk components of electrical conductivity in the (presumably special topological) Kondo insulator SmB6 at lowest temperatures
六硼化钐（SmB 6）最近被认为是拓扑近藤绝缘体（TKI），是第一个表现出拓扑表面导电态的强关联电子系统。在这方面的贡献，电阻率测量结果之间的80 K和0.08 K的各种SmB 6单晶样品，分析和讨论。收到的结果意味着，SmB 6的剩余电导率低于约4 K是非活化（类金属）的性质。结果表明，这种金属样的行为可以归因于表面（2D）导电状态，可以预期的情况下的拓扑绝缘体，以及高度相关的多体（3D）体基态，这是形成在该化合物的间隙。由此可见，在SmB 6中，表面导电性状态明显存在，平行地，也存在源自具有价态波动的强关联电子系统的对剩余电导率的体贡献。这就提出了一个问题，是否SmB 6不形成一个新的/特殊类型的拓扑绝缘体，其中在能隙中除了表面导电状态，也有一个导电窄的间隙带起源于体强关联电子系统。
2014-08-04 cond-mat.str-el
In-gap collective mode spectrum of the Topological Kondo Insulator SmB6
六硼化钐（SmB $_6$）是第一种具有非平凡能带拓扑结构的强关联材料。它的电子关联被看作是一个相干的集体激发在能量为14 meV的非弹性中子散射。在这里，我们使用微扰从玻色子方法计算这种模式的光谱。我们的出发点是最近构建的安德森模型，正确地捕捉能带结构拓扑的SMB $_6$。大多数自洽重正化效应被捕获的一些唯象参数，其值拟合匹配的计算和实验测量的模式频谱中的第一布里渊区。由于库仑相互作用引起的重正化效应很难用从头算方法计算，我们还用这种拟合方法模拟了SmB $_6$中低能准粒子的简单能带结构.尽管涉及不受控制的近似，从玻色子计算能够产生相当好的能谱的定量匹配，以及整个第一布里渊区的谱权重的定性匹配。我们发现，这种匹配所需的“拟合”能带结构确实把钐$_6$在类强拓扑绝缘体。因此，我们的分析提供了一个详细的物理图片的钐$_6$带拓扑结构产生强电子相互作用，并油漆集体模式的磁活性激子。
2014-09-10 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
Bulk Rotational Symmetry Breaking in Kondo Insulator SmB6
近藤绝缘体六硼化钐（SmB 6）作为强关联拓扑绝缘体的潜在候选者，近年来得到了广泛的研究。在SmB 6中观察到的最令人兴奋的现象之一是在低温下出现在磁矩中的明显的量子振荡，尽管电阻具有绝缘行为。这些量子振荡显示出多个频率和不同的有效质量。然而，量子振荡的起源仍在争论中，二维费米面和三维费米面都有证据。在这里，我们进行角度分辨扭矩磁力测量的磁场高达45 T和温度范围低至40 mK。当磁场在（010）面内旋转时，最强振荡分支的量子振荡频率呈现四重旋转对称性。然而，在同一分支的振幅的角度依赖性中，这种四重对称性被打破，相反，出现了双重对称性，这与二维Lifshitz-Kosevich模型的预测一致。在40 mK以下没有观察到Lifshitz-Kosevich行为的偏差。我们的研究结果表明，在SmB 6中存在多个轻质量的表面状态，其流动性显着依赖于表面无序水平。
2017-10-24 cond-mat.mtrl-sci 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
The importance of Charge Fluctuations for the Topological Phase in SmB$_6$
能带绝缘体中拓扑非平凡态的发现引起了人们对强关联电子系统中拓扑相的广泛研究。特别是，六硼化钐（SmB $_6$）引起了人们的广泛关注，因为它可能代表了一类新的凝聚态物质，称为拓扑近藤绝缘体。近藤绝缘体（KI）可以具有非平凡的Z $_2$拓扑，因为通过奇宇称重整化$f$带和偶宇称导带$d$之间的杂化，能隙在费米能（$E_F$）处打开.然而，SmB $_6$的特性偏离常规KI，因为其间隙对掺杂和压力不敏感。因此，目前还不清楚是什么使得SmB $_6$的带隙不同于KI的带隙，以及带反转特征如何发生。在这篇手稿中，我们证明了在钐$_6$的电荷波动的重要性。我们的角分辨光电子能谱（ARPES）的结果表明，随着温度的降低，在$\bar{\text{X}}$点的$f$杂化带的底部逐渐从低于$E_F$移动到高于$E_F$。这种移动伴随着光谱权重从上到下的准粒子带的重新分配，并反映了载流子密度和局域$f$电子数的变化.此外，由于这个杂化带被预测具有奇宇称，并诱导一个非平凡的$Z_{2}$拓扑结构，我们比较了我们的ARPES光谱与理论表面能带结构，并发现拓扑表面态的签名.因此，我们的研究结果表明，SmB $_6$是一个电荷起伏拓扑绝缘体，在$X$点上具有$E_F$以上的奇宇称杂化带。这表明电荷涨落不仅驱动绝缘体相，而且驱动非平凡拓扑相。
2013-12-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Composition-spread Growth and the Robust Topological Surface State of Kondo insulator SmB6 Thin Films
拓扑绝缘体是一类由于自旋轨道相互作用和时间反演对称性的组合而具有绝缘体但保护导电表面的材料。表面状态是拓扑非平凡的和强大的非磁性背散射，导致有趣的物理和潜在的量子计算applications1，2。最近，人们对六硼化钐（SmB 6）的兴趣迅速增长，近藤绝缘体被预测为相关拓扑绝缘体的第一个例子3，4。在这里，我们制作了光滑的纳米晶SmB 6薄膜的薄膜。它们的输运行为确实表明SmB6是具有拓扑表面态的体绝缘体。随着温度的降低，Sm0.14B0.86（SmB 6）薄膜的电阻率\r{ho}在低于50 K时由于杂化能隙的形成而显著增加，在低于10 K时表现出饱和行为。我们的织构薄膜的饱和电阻是类似的单晶，这表明这种传导是从表面和强大的对晶界散射。点接触光谱（PCS）的膜使用超导尖端显示近藤Fano共振和Andreev反射，这表明存在绝缘近藤晶格和金属表面状态。
2014-08-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
