压力下SmB6霍尔系数与表面态的关联

稀土金属硼化物多由B-B键合形成的框架和给予电子的稀土金属组成，由于金属原子价态和磁性质的不同其物理性质涵盖了从超导（LuB12）、非磁性金属（LaB6）、铁磁金属（EuB6）再到近藤绝缘体（SmB6）等。近年来理论预言SmB6可能存在拓扑保护的表面态，实验上也确实观察到了金属性表面态的存在，因而受到了广泛的关注。压力作为一个干净的调控维度，是研究其表面态性质、稀土元素的磁性相互作用的有力工具，从电阻上看其常压下体现出半导体特性，但是10K以下由于金属性表面态占了主导作用导致了整体电阻出现了饱和，通过对SmB6在压力下的电阻和霍尔系数进行测量，我们发现其体态的绝缘性随压力增大而逐渐减小（图6a），简单的两通道模型可以在一定程度上拟合半导体区的电阻，在此区域，由于金属表面态和绝缘体态不同的温度依赖趋势霍尔系数在7K附近出现峰值（图6b），这也可以在一定程度上被两通道的模型所拟合。在绝缘态被压力压制之后，系统逐渐进入了磁有序的区域，体现为在15K附近出现了电阻随温度变化的转折（图6a），这与之前压力下的散射和比热容的研究结果一致（图7）。从体态能隙的变化（图7）我们可以看出在临界压力（~8GPa）附近，绝缘体能隙突然消失，长程磁有序逐渐建立，但是却没有发生晶体结构的变化，与传统的量子临界相变截然不同，这可能与Sm元素的价态在压力下的增加密切相关。研究成果发表在【Phys. Rev. B 101,125116 (2020)】上。