• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Fysik
    Avsluta debatten:Lösa de elektroniska yttillstånden för samariumhexaborid

    Atomstruktur för SmB6 och egenskaper hos (111) ytan. a Schematiska ritningar av Brillouin -zonerna (BZ). Tunna (svarta) kuber är 3D bulk BZ med time-reversal invariant momenta (TRIMs), och de tjocka (röda och blåa) linjerna är de första zongränserna för 2D -yt -Brillouin -zonerna (SBZ) med yt -TRIM:erna. b Ett lågenergi elektrondiffraktionsmönster (LEED) för SmB6 (111) vid rumstemperatur. EP =22 eV. c Kristallstruktur för SmB6. Den streckade triangeln anger (111) planet. Kredit:Nature Communications. DOI:10.1038/s41467-019-10353-3

    Ett team under ledning av Osaka University använde vinkelupplöst fotoelektronspektroskopi för att undersöka den ovanliga ytledningen hos samariumhexaboridkristaller. De visade att materialet är en samexisterande fas av "topologisk isolator" där elektrisk ström kan flöda längs ytan men inte genom huvuddelen av provet, en "Kondo -isolator, "som genomgår en metall-till-isolatorövergång på grund av den starka elektronkorrelationen. Detta arbete, vilket visar att topologiska isolatorer samtidigt kan ha starka elektronkorrelationer, kan möjliggöra utveckling av kvantspinnanordningar som använder magnetiska snurr från enskilda elektroner för att överträffa nuvarande datorer.

    En mångårig debatt har funnits om den metalliska ytstrukturen för samariumhexaborid (SmB 6 ). SmB 6 är känt för att vara en isolator endast vid låga temperaturer på grund av starka elektronkorrelationer, kallas "Kondo -effekten". Till skillnad från de flesta material, motståndet i Kondo -isolatorer ökar faktiskt med sjunkande temperatur. Dock, ursprunget för kvarvarande konduktivitet vid låga temperaturer har ännu inte avslöjats. En populär hypotes är att SmB 6 är också en topologisk isolator, som kan ha metalliska elektroniska tillstånd på sin yta. Dock, de yttre elektroniska strukturerna hos SmB 6 hittills har varit komplexa och svåra att tolka och därmed denna fråga om huruvida SmB 6 är verkligen topologisk har varit en långvarig debatt. I det här arbetet, laget observerade yttillstånden från en ny kristallorientering och lyckades avsevärt förenkla yttillstånden.

    Huvudinsikten var att mäta längs en viss ytriktning, vilket tidigare varit svårt att göra. För att få denna yta, forskarna fick först förbereda en atomiskt platt, extremt ren yta av kristallen på ett mycket exakt sätt. De uppnådde detta genom att värma en enda kristall av samariumhexaborid till mycket höga temperaturer i en ultrahög vakuumkammare. De utförde sedan vinkelupplöst fotoelektronspektroskopi, som övervakar elektronerna som matas ut från kristallen när de utsätts för intensiva ljusstrålar. Med hjälp av en ferromagnetisk detektor, de kunde inte bara bestämma elektronernas hastigheter, men också om de hade sina snurr orienterade upp eller ner. "Vi kunde visa att samariumhexaborid är en topologisk isolator, utan tvetydighet, "säger huvudförfattaren Shin-ichi Kimura." Detta öppnar ett nytt forskningsområde där starka korrelationer och topologiska effekter kan finnas i samma material. "

    (vänster) Fram- och (höger) sidovy av en fläkt. Den tillgängliga informationen förändras drastiskt, beroende på synpunkten. Upphovsman:Osaka University

    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com