Везде

Президиум РАНДоклады Российской академии наук. Физика, технические науки Doklady Physics

  • ISSN (Print) 2686-7400
  • ISSN (Online) 3034-5081

Инверсия типа поверхностной проводимости в коррелированном топологическом изоляторе SmB

Вы можете
Код статьи
S3034508125060021-1
DOI
10.7868/S3034508125060021
Тип публикации
Статья
Статус публикации
Опубликовано
Авторы
Глушков В.В.
  • Аффилиация: Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук
Божко А.Д.
  • Аффилиация: Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук
Журкин В.С.
  • Аффилиация: Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук
Шевлюга В.М.
  • Аффилиация: Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук
Андрюшечкин Б.В.
  • Аффилиация: Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук
Том/ Выпуск
Том 525 / Номер выпуска 1
Страницы
11-20
Аннотация
Впервые продемонстрирована возможность управления типом поверхностной проводимости в коррелированном топологическом изоляторе SmB. Переход к поверхностной проводимости -типа с инверсией знака эффекта Холла при гелиевых температурах реализован в результате обработки граней SmB, образованных поверхностями (110), пучком ионов аргона со средней энергией 500 эВ. Изменение типа поверхностной проводимости с доминирующим вкладом поверхностных дырок (с подвижностями до 60 смBc при 2 К) связывается как с удалением углерода с поверхности SmB и ее пассивации кислородом, так и с генерацией дефектов в приповерхностном слое, инициированных ионной бомбардировкой. Обнаруженный эффект открывает возможности модификации параметров поверхностного электронного транспорта в коррелированном топологическом изоляторе SmB посредством контролируемого введения дефектов или за счет эффекта поля.
Ключевые слова
топологический изолятор гексаборид самария эффект Холла поверхностная проводимость оже-спектроскопия Array
Дата публикации
01.12.2025
Год выхода
2025
Всего подписок
0
Всего просмотров
13

Библиография

  1. 1. Kikoin K.A., Mishchenko A.S. Magnetic excitations in intermediate-valence semiconductors with a singlet ground state // J. Phys. Condens. Matter. 1995. V. 7. No 2. P. 307–314. https://doi.org/10.1088/0953-8984/7/2/008
  2. 2. Sluchanko N.E., Glushkov V.V., Gorshunov B.P, Demishev S.V., Kondrin M.V., Pronin A.A., Volkov A.A., Savchenko A.K., Grűner G., Bruynseraede Y, Moshchalkov V.V., Kunii S. Intragap states in SmB6 // Phys. Rev. B. 2000. V. 61. No 15. P. 9906–9909. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.61.9906
  3. 3. Akintola K., Pal A., Dunsiger S.R., Fang A.C.Y., Potma M., Saha Sh.R., Wang X., Paglione J., Sonier J.E. Freezing out of a low-energy bulk spin exciton in SmB6 // Quantum Materials. 2018. V. 3. I. 1. P. 36–1–6. https://doi.org/10.1038/s41535-018-0110-7
  4. 4. Зюзин В.А. Эффект де Гааза–ван Альфена и гигантский температурный пик в тяжелофермионном материале SmB6 // Письма в ЖЭТФ. 2024. Т. 120. В. 10. С. 802–807. https://doi.org/10.31857/S0370274X24110215
  5. 5. Zyuzin V.A. JETP Letters, 120 (10), р. 766–771 (2024).
  6. 6. Neupane M., Alidoust N., Xu S-Y., Kondo T., Ishida Y., Kim D.J., Liu Ch., Belopolski I., Jo Y.J., Chang T-R., Jeng H-T., Durakiewicz T., Balicas L., Lin H., Bansil A., Shin S., Fisk Z., Hasan M.Z. Surface electronic structure of the topological Kondo-insulator candidate correlated electron system SmB6 // Nat. Commun. 2013. V. 4. No 1. P. 2991–1–7. https://doi.org/10.1038/ncomms3991
  7. 7. Li L., Sun K., Kurdak C., Allen J.W. Emergent mystery in the Kondo insulator samarium hexaboride // Nat. Rev. Phys. 2020. V. 2. I. 9. P. 463–479. https://doi.org/10.1038/s42254-020-0210-8
  8. 8. Демишев С.В., Анисимов М.А., Воронов В.В., Гильманов М.И., Глушков В.В., Карасев М.С., Филипов В.Б., Шицевалова Н.Ю. Поверхностная проводимость топологического кондо-изолятора SmB6, легированного иттербием // Доклады РАН. Физика, технические науки. 2020. Т. 493. В. 1. С. 23–28. https://doi.org/10.31857/S2686740020040057
  9. 9. Demishev S.V., Anisimov M.A., Voronov V.V., Gilmanov M.I., Glushkov V.V., Karasev M.S., Filipov V.B., and Shitsevalova N.Yu. Doklady Physics, 65 (7), р. 9–13 (2020).
  10. 10. Suga S., Sakamoto K., Okuda T., Miyamoto K., Kenta K., Sekiyama A., Yamaguchi J., Fujiwara H., Irizawa A., Ito T., Kimura Sh., Balashov T., Wulfhekel W., Yeo S., Iga F., Imada S. Spin-Polarized Angle-Resolved Photoelectron Spectroscopy of the So-Predicted Kondo Topological Insulator SmB6 // J. Phys. Soc. Japan. 2014. V. 83. No 1. P. 014705–1–6. https://doi.org/10.7566/JPSJ.83.014705
  11. 11. Hlawenka P., Siemensmeyer K., Weschke E., Varykhalov A., Sánchez-Barriga J., Shitsevalova N.Y., Dukhnenko A.V., Filipov V.B., Gabáni S., Flachbart K., Rader O., Rienks E.D.L. Samarium hexaboride is a trivial surface conductor // Nat. Comm. 2018. V. 9. No 1. P. 517–1–7. https://doi.org/10.1038/s41467-018-02908-7
  12. 12. Zonno M., Michiardi M., Boschini F., Levy G., Volckaert K., Curcio D., Bianchi M., Rosa P.F.S., Fisk Z., Hofmann Ph., Elfimov I.S., Green R.J., Sawatzky G.A., Damascelli A. Mixed-valence state in the dilute-impurity regime of La-substituted SmB6 // Nat. Comm. 2024. V. 15. I. 1. P. 7621–1–7. https://doi.org/10.1038/s41467-024-51569-2
  13. 13. Herrmann H., Hlawenka P., Siemensmeyer K., Weschke E., Sánchez-Barriga J., Varykhalov A., Shitsevalova N.Y., Dukhnenko A.V., Filipov V.B., Gabáni S., Flachbart K., Rader O., Sterrer M., Rienks E.D.L. Contrast Reversal in Scanning Tunneling Microscopy and Its Implications for the Topological Classification of SmB6 // Adv. Mater. 2020. V. 32. I. 10. P. 1906725–1–5. https://doi.org/10.1002/adma.201906725
  14. 14. Matt С.E., Pirie H., Soumyanarayanan A., Yang H., Yee M.M., Chen P., Yu L., Larson D.T., Paz W.S., Palacios J.J., Hamidian M.H., Hoffman J.E. Consistency between ARPES and STM measurements on SmB6 // Phys. Rev. B. 2020. V. 101. I. 8. P. 085142–1–7. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.101.085142
  15. 15. Wirth S., Schlottmann P. An STM Perspective on Hexaborides: Surface States of the Kondo Insulator SmB6 // Adv. Quantum Technol. 2021. V. 4. I. 12. P. 2100102–1–21. https://doi.org/10.1002/qute.202100102
  16. 16. Kim D.J., Thomas S., Grant T., Botimer J., Fisk Z., Xia J. Surface Hall effect and nonlocal transport in SmB6: Еvidence for surface conduction // Sci. Rep. 2013. V. 3. I. 1. P. 3150–1–4. https://doi.org/10.1038/srep03150
  17. 17. Crivillero M.V.A., König M., Souza J.C., Pagliuso P.G., Sichelschmidt J., Rosa P.F.S., Fisk Z., Wirth S. Systematic manipulation of the surface conductivity of SmB6 // Phys. Rev. Res. 2021. V. 3 I. 2. P. 023162–1–7. https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.3.023162
  18. 18. Eo Y.S., Rakoski A., Sinha S., Mihaliov D., Fuhrman W.T., Saha S.R., Rosa P.F.S., Fisk Z., Hatnean M.C., Balakrishnan G., Chamorro J.R., Phelan W.A., Koohpayeh S.M., McQueen T.M., Kang B., Song M., Cho B., Fuhrer M.S., Paglione J., Kurdak Ç. Bulk transport paths through defects in floating zone and Al flux grown SmB6 // Phys. Rev. Mater. 2021. V. 5. I. 5. P. 055001–1–9. https://doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.5.055001
  19. 19. Syers P., Kim D., Fuhrer M. S., Paglione J. Tuning Bulk and Surface Conduction in the Proposed Topological Kondo Insulator SmB6 // Phys. Rev Lett. 2015. V. 114. I. 9. P. 096601–1–5. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.114.096601
  20. 20. Kong D., Chen Y., Cha J.J., Zhang Q., Analytis J.G., Lai K., Liu Z., Hong S.S., Koski K.J., Mo S.-K., Hussain Z., Fisher I.R., Shen Z.-X., Cui Y. Ambipolar field effect in the ternary topological insulator (BixSb1–x)2Te3 by composition tuning // Nat. Nanotech. 2011. V. 6. I. 11. P. 705–709. https://doi.org/10.1038/nnano.2011.172
  21. 21. Глушков В.В., Журкин В.С., Божко А.Д., Кудрявцев О.С., Андрюшечкин Б.В., Комаров Н.С., Воронов В.В., Шицевалова Н.Ю., Филипов В.Б. Критерий поверхностного электронного транспорта в коррелированном топологическом изоляторе SmB6 // Письма в ЖЭТФ. 2022. Т. 116, В.11. С. 770–776. https://doi.org/10.31857/S123456782223005
  22. 22. Glushkov V.V., Zhurkin V.S., Bozhko A.D., Kudryavtsev O.E., Andryushechkin B.V., Komarov N.S., Voronov V.V., Shitsevalova N.Yu., and Filipov V.B. JETP Letters, 116 (11), р. 791–797 (2022).
  23. 23. Shitsevalova N.Yu. Crystal chemistry and crystal growth of rare-earth borides / In: D. S. Inosov (Ed.), Rare-Earth Borides. N.Y.: Jenny Stanford Publishing, 2021. Ch. 1. P. 1–238.
  24. 24. Коваленко C.Л., Павлова Т.В., Андрюшечкин Б.В., Ельцов К.Н. Термопрограммируемый синтез монокристаллов квазисвободного N-графена из молекул ацетонитрила // Письма в ЖЭТФ. 2020. Т. 111. В. 10. С. 697–704. https://doi.org/10.31857/S1234567820100092
  25. 25. Kovalenko S.L., Pavlova T.V., Andryushechkin B.V., and Eltsov K.N. JETP Letters, 111 (10), р. 591–597 (2020).
  26. 26. Madden H.H. J. Vac. Sci. Technol., 18 (3), р. 677–689 (1981).
  27. 27. Madden H.H. Chemical information from Auger electron spectroscopy // J. Vac. Sci. Technol. 1981. V. 18. I. 3. P. 677–689. https://doi.org/10.1116/1.570927
  28. 28. Joyner D.J., Hercules D.M. Chemical bonding and electronic structure of B2O3, H3BO3, and BN: An ESCA, Auger, SIMS, and SXS study // J. Chem. Phys. 1980. V. 72. I. 2. P. 1095–1108. https://doi.org/10.1063/1.439251
  29. 29. Sittler J.A., Park W.K. Self-oxidation-formed boron oxide as a tunnel barrier in SmB6 junctions // J. All. Comp. 2021. V. 874. P. 159841–1–8. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.159841
  30. 30. Zabolotnyy V.B., Fürsich K., Green R.J., Lutz P., Treiber K., Min C.-H., Dukhnenko A.V., Shitsevalova N.Y., Filipov V.B., Kang B.Y., Cho B.K., Sutarto R., He F., Reinert F., Inosov D.S., Hinkov V. Chemical and valence reconstruction at the surface of SmB6 revealed by means of resonant soft x-ray reflectometry // Phys. Rev. B. 2018. V. 97. I. 20. P. 205416–1–12. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.97.205416
QR
Перевести

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Высшая аттестационная комиссия

При Министерстве образования и науки Российской Федерации

Scopus

Научная электронная библиотека