Встроенный механизм нарушения симметрии обращения времени и аномальная спиновая релаксация в сильно коррелированном топологическом изоляторе SmB6

Видео

Аннотация

В докладе представлено исследование основного состояния сильнокоррелированного топологического изолятора SmB₆ методом электронного спинового резонанса (ЭСР). Установлено, что в условиях низкотемпературного эксперимента (T < 6 K) микроволны преимущественно взаимодействуют с поверхностью образца, что позволяет экспериментально выделить вклад поверхностной проводимости без каких-либо дополнительных модельных предположений.

Впервые показано, что поверхность SmB₆ обладает «истинной» металлической проводимостью (удельное сопротивление уменьшается при понижении температуры). Впервые зарегистрирован ЭСР сигнал от парамагнитных центров, спонтанно возникающих на поверхности SmB₆ в результате магнитного перехода при T ~ 5 K, ведущего к нарушению симметрии обращения времени и «снятию» топологической защиты поверхностных состояний.

Сообщается о возможном наблюдении циклотронного резонанса, обусловленного электронами на поверхности с эффективной массой 1.2m₀. Анализ данных статической намагниченности позволил выделить магнитный вклад, связанный с локализованными магнитными моментами и оценить их концентрацию. Показано, что парамагнитные центры, с которыми связан сигнал ЭСР, характеризуются аномальной спиновой релаксацией. Время жизни таких центров оказывается на 6–7 порядков больше времени зарядовых/спиновых флуктуаций (~10^–13 с), определяющих состояние однородной промежуточной валентности у SmB₆.

Предложена модель, связывающая наблюдаемые эффекты с образованием спиновых поляронов в окрестности магнитных ионов Sm³⁺.

Доклад подготовлен по материалам публикации S.V.Demishev, M.I.Gilmanov, A.N.Samarin, A.V.Semeno, N.E.Sluchanko, N.A.Samarin, A.V.Bogach, N.Yu.Shitsevalova, V.B.Filipov, M.S.Karasev, and V.V.Glushkov / Magnetic resonance probing of ground state in the mixed valence topological insulator SmB6 // Scientific Reports 8, 7125 (2018).