Resonant inelastic X-ray scattering in the topological semimetal FeSi
Yao Shen, Anirudh Chandrasekaran, Jennifer Sears, Tiantian Zhang, Xin Han, Youguo Shi, Jiemin Li, Jonathan Pelliciari, Valentina Bisogni, Mark P. M. Dean, Stefanos Kourtis
The energy spectrum of topological semimetals contains protected degeneracies in reciprocal space that correspond to Weyl, Dirac, or multifold fermionic states. To exploit the unconventional properties of these states, one has to access the electronic structure of the three-dimensional bulk. In this work, we present the first joint theory-experiment study of the electronic structure of a candidate topological semimetal with resonant inelastic X-ray scattering (RIXS). We resolve the bulk electronic states of FeSi using momentum-dependent RIXS at the Fe $L_3$ edge. We observe a broad excitation continuum devoid of sharp features, consistent with particle-hole scattering in an underlying electronic band structure. Using density functional theory (DFT), we calculate the electronic structure of FeSi and derive a band theory formulation of RIXS in the fast collision approximation to model the scattering process with zero adjustable parameters. While band theory predicts an excitation continuum with broad spectral features similar to the observed ones, discrepancies between theory and experiment suggest the presence of low-energy processes that DFT alone does not account for. This first study of RIXS in a topological semimetal shows that RIXS is a useful tool for revealing unanticipated behavior of bulk electronic states in this class of materials.
Experimental Signatures of Topological Transport in Polycrystalline FeSi Thin Films
CNR-IMM Unit of Agrate Brianza（意大利阿格里特·布里安扎国家研究委员会材料研究所）；Prokhorov General Physics Institute of Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院普洛霍洛夫普通物理研究所）；Moscow Institute of Physics and Technology ((National research university))（莫斯科物理技术学院（国立研究型大学））
Determining the local low-energy excitations in the Kondo semimetal CeRu$_4$Sn$_6$ using resonant inelastic x-ray scattering
利用Ce-$M_5$共振非弹性X射线散射（RIXS）研究了Ce-Ru-$_4$-Sn-$_6$中的局域低能激发.在光谱中Ce $4f^1$构型的$^2$ F $_\frac{5}{2}$和$^2$ F $_\frac{7}{2}$激发的可用性允许确定晶体-电场参数，其定量地解释磁化率的温度依赖性和各向异性。光谱中没有方位角依赖性表明所有晶体电场状态接近于旋转对称。我们进一步表明，不可忽略的影响的$\check A_6^0$参数的CeRu $_4$锡$_6$的基态导致减少的磁矩，由于多重态混合。RIXS结果与非弹性中子散射（INS）数据一致，并与基于\textsl{ab-initio}的电子结构计算的预测进行了比较。
Contrasting electron and hole doping effects on the spin gap of the caged type Kondo semimetal CeOs$_2$Al$_{10}$: A muon spin relaxation and inelastic neutron scattering investigation
用磁化强度、μ子自旋弛豫（$μ^+$ SR）和非弹性中子散射研究了Ce（Os $_{1-x}$ Ir $_x$）$_2$ Al $_{10}$（$x$ = 0.08和0.15）和CeOs $_{1.94}$ Re $_{0.06}$ Al $_{10}$多晶样品中电子（Ir）和空穴（Re）掺杂对杂化能隙和反铁磁有序的影响. $μ^+$ SR谱清楚地揭示了磁有序低于20和10 K的$x$ = 0.08和0.15样品分别与一个非常弱的签名的μ子初始不对称性的振荡在很短的时间尺度。我们的重要发现是，少量的电子掺杂（i）完全抑制了非弹性磁激发附近11 meV下降到2K，这是在未掺杂的化合物中观察到的，并转换为一个广泛的准弹性响应和（ii）在相应的μ子网站的内场是显着增强了约10倍，与母体化合物相比。另一方面，当空穴（3% Re）掺杂量较小时，11 meV附近的非弹性磁激发强度显著降低。观察到的掺杂效应的主要来源是与Os原子相比，Ir携带的额外5个$d$电子和Re携带的空穴。所获得的结果表明，载流子掺杂的灵敏度很高，并提供了额外的方法来研究它们的异常磁性。
Magnetic excitation emergence relevant to carrier scattering in semimetal Yb$_3$Ir$_4$Ge$_{13}$
用非弹性中子散射实验研究了半金属系统Yb $_3$ Ir $_4$ Ge $_{13}$ .没有明确的晶体场分裂水平，观察到高达60毫电子伏的激发能，而磁激励出现在低能量低于约3毫电子伏。这种激发表现出一个短的空间相关性，和能量谱再现的基础上的阻尼谐振子模型的广义磁化率的虚部。在低于20 K时，磁激发与电阻率的异常增强同时出现。磁性与输运行为之间的密切关系证明半金属载流子是由Yb $4f$态主导的磁性涨落散射的。
Suppression of the tendency toward antiferromagnetic order in the Dirac semimetal SrIrO$_3$
ShanghaiTech University（上海科技大学）；Westlake University（西湖大学）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Zhengzhou University（郑州大学）；Henan Academy of Sciences（河南省科学院）
Coherent magnetic excitations in a topological Kondo semimetal
Zhejiang University（浙江大学）；ISIS Facility, STFC Rutherford Appleton Laboratory（STFC卢瑟福阿普尔顿实验室ISIS设施）；University of Johannesburg（约翰内斯堡大学）；Tokyo Metropolitan University（东京都立大学）；Indian Institute of Science（印度科学学院）；J-PARC Center（日本质子加速器研究机构中心）；Hiroshima University（广岛大学）；Institute for Advanced Study in Physics, Zhejiang University（浙江大学物理学高等研究院）；Institute of Fundamental and Transdisciplinary Research, Zheji（浙江基础与交叉研究学院）
强关联材料的特征在于其电子结构中存在电子-电子相互作用。它们通常具有显着的性质和在电子和磁性顺序非常不同的竞争相之间的过渡。本论文主要研究了含Ce、Sm和U的强关联$f$电子化合物。这些材料表现出所谓的重费米子或近藤晶格行为。它们可以由于杂化效应（近藤绝缘体）而变得绝缘或发展多极（隐藏）秩序。近藤绝缘体最近在强相关拓扑绝缘体的背景下进行了讨论。这一新的方面在近藤绝缘体领域引起了巨大的活动，无论是理论上还是实验上。多极有序以及近藤绝缘态的形成强烈依赖于所涉及的$f$态的对称性。此外，拓扑绝缘体的表面态的性质还取决于体态的性质。因此，本论文的范围一直是揭示散装$f$状态的基本对称性。在这里，化合物CeB $_6$，UO $_2$，和URu $_2$ Si $_2$，它们表现出多极有序，以及近藤绝缘体（半金属）SmB $_6$和CeRu $_4$ Sn $_6$进行了研究。
Correlation driven near-flat band Stoner excitations in a Kagome magnet
在凝聚态系统中，莫特绝缘体表现出不同的性质，从电子相关出现。在巡游金属中，相关性通常很弱，但也可以通过电子的几何约束来增强，表现为“平坦”的无色散电子带。在快速发展的拓扑材料领域，包括狄拉克和外尔半金属，平坦带是一个重要的组成部分，可以导致不寻常的磁性和输运行为。到目前为止，平带及其磁性的表征很少，阻碍了新材料的设计。在这里，我们研究铁磁Kagomé半金属Co $_3$ Sn $_2$ S $_2$使用共振非弹性X射线散射。值得注意的是，观察到几乎非色散的斯通纳自旋激发峰，与传统铁磁金属中预期的无特征的斯通纳连续体形成鲜明对比。我们的能带结构和动态自旋磁化率的计算，和热演化的激发，确认了几乎非色散的斯通纳激发的相关性和自旋极化的电子平坦带在Co $_3$ Sn $_2$ S $_2$的独特签名。这些观测结果为进一步探索拓扑材料中能带诱导的破缺有序奠定了基础。
Unusual exchange couplings and intermediate temperature Weyl state in Co3Sn2S2
了解磁性及其与拓扑性质的可能相关性已成为研究磁性外尔半金属的前沿和难点课题。Co $_{3}$ Sn $_{2}$ S $_{2}$是一种新发现的磁性Weyl半金属，具有可果美钴离子晶格结构。在这里，我们报告的磁交换耦合Co $_{3}$ Sn $_{2}$ S $_{2}$使用非弹性中子散射和两个密度泛函理论（DFT）为基础的方法：约束磁性和多重散射格林函数方法。Co $_{3}$ Sn $_{2}$ S $_{2}$表现出高度各向异性的磁振子色散和低于$T_{C}$的线宽，以及高于$T_{C}$的顺磁激发。铁磁基态的自旋波谱可用占主导地位的第三近邻“十字六边形”$J_{d}$模型描述。我们的密度泛函理论计算表明，这两个120 $^\circ$反铁磁序允许支持Weyl点在中温区，不同的数量和位置的Weyl点。我们的研究强调了Co $_{3}$ Sn $_{2}$ S $_{2}$在促进我们对戈薇物理学的理解和探索磁性与能带拓扑之间的相互作用方面可以发挥的重要作用。
Magnetic Polarons and the Metal-Semiconductor Transition in (Eu,La)B6 and EuO: Raman Scattering Studies
我们目前的非弹性光散射测量的EuO和Eu $_{1-x}$ La $_{x}$ B $_6$（$x$ =0，0.005，0.01，0.03，和0.05）作为掺杂，B同位素，磁场和温度的函数。我们的结果揭示了各种不同的制度作为减少T的函数：（a）顺磁性半金属制度，其特征在于碰撞占主导地位的电子散射响应，其散射率$Γ$随温度降低而降低;（b）自旋无序散射制度，其特征在于碰撞占主导地位的电子散射响应，其散射率$Γ$与磁化率成比例;（c）磁极化子（MP）区，其中$H$ =0自旋翻转拉曼响应的发展表明在居里温度T $_{\rm C}$以上的窄温度范围内形成磁极化子;以及（d）铁磁金属区，其特征在于其它强相关金属典型的平坦电子连续响应。通过探索在这些不同的制度，响应于改变外部参数的拉曼响应的行为，我们能够调查的演变，通过在这些材料中的各种过渡的电荷和自旋自由度。
