Гексаборид самария
| |
| Идентификаторы | |
|---|---|
3D model ( JSmol )
|
|
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.031.384 |
| Номер ЕС |
|
ПабХим CID
|
|
Панель управления CompTox ( EPA )
|
|
| Характеристики | |
| В 6 см | |
| Молярная масса | 215.22 g·mol −1 |
| Температура плавления | 2400 °С ±100 [ 1 ] |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
| |
Гексаборид самария (SmB 6 ) представляет собой соединение промежуточной валентности, в котором самарий присутствует как в виде Sm, так и в виде Sm. 2+ и См 3+ ионы в соотношении 3:7. [ 2 ] Это изолятор Кондо, имеющий металлическое поверхностное состояние . [ 3 ]
Ранние исследования
[ редактировать ]Впервые он был изучен советскими учёными в начале 1960-х годов. [ 4 ] Дальнейшие исследования были затем предприняты в Bell Laboratories . [ 4 ] К 1968 году их исследователи заметили изменения в электронной конфигурации при разных температурах. [ 5 ] При температурах выше 50 К его свойства типичны для кондо-металла с металлической электропроводностью, характеризующейся сильным рассеянием электронов , тогда как при низких температурах он ведет себя как немагнитный изолятор с узкой запрещенной зоной около 4–14 мэВ. [ 6 ] , вызванный охлаждением, Переход металл-изолятор в SmB 6 сопровождается резким увеличением теплопроводности с максимумом примерно при 15 К. Причиной этого увеличения является то, что электроны не вносят вклад в теплопроводность при низких температурах, в которой вместо этого преобладает фононы . Уменьшение концентрации электронов уменьшало скорость электрон-фононного рассеяния. [ 7 ]
Исследования двадцать первого века
[ редактировать ]К XXI веку физики конденсированного состояния стали больше интересоваться SmB 6 с утверждениями, что это может быть топологический изолятор . [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] Другие исследователи не нашли никаких доказательств существования топологических поверхностных состояний. [ 11 ]
Увеличение электрического сопротивления при понижении температуры указывает на то, что материал ведет себя как изолятор; однако недавние измерения выявили поверхность Ферми (абстрактную границу электронов в импульсном пространстве), характерную для хорошего металла, что указывает на более экзотическое основное состояние с двойной металлической изоляцией. [ 12 ] [ 13 ] Удельное электросопротивление при температурах ниже 4К демонстрирует отчетливое плато. [ 14 ] Считается, что это сосуществование изолирующего состояния (объемного) и проводящего состояния (поверхностного). При температурах, приближающихся к абсолютному нулю , квантовые колебания материала растут по мере снижения температуры, и такое поведение противоречит как анализу Ферми, так и правилам, регулирующим обычные металлы. [ 12 ] [ 15 ] [ 13 ] Хотя утверждалось, что квантовые колебания на образцах, выращенных из алюминиевого флюса, [ 16 ] может возникнуть из-за включений алюминия, [ 17 ] такое объяснение исключено для образцов, выращенных методом имидж-печи [ 12 ] [ 14 ] а не методом роста потока. [ 16 ] [ 17 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Справочники Plenum Press по высокотемпературным материалам: Указатель материалов № 1, стр. 42
- ^ Никерсон, Дж.; Уайт, Р.; Лук-порей.; Бахманн, Р.; Гебалле, Т.; Халл, Г. (1971). «Физические свойства SmB 6 ». Физический обзор B . 3 (6): 2030. Бибкод : 1971PhRvB...3.2030N . doi : 10.1103/PhysRevB.3.2030 .
- ^ Ли, Лу; Сан, Кай; Курдак, Кальян; Аллен, JW (2020). «Возникшая загадка изолятора Кондо в гексабориде самария». Обзоры природы Физика . 2 (9): 463–479. Бибкод : 2020НатРП...2..463Л . дои : 10.1038/s42254-020-0210-8 . ISSN 2522-5820 . ОСТИ 1649780 . S2CID 257113116 .
- ^ Перейти обратно: а б Волчовер, Натали (2015). «Парадоксальный кристалл ставит в тупик физиков» . Журнал Кванта . Проверено 12 мая 2023 г.
- ^ Мент, А.; Бюлер, Э.; Гебалле, TH (17 февраля 1969 г.). «Магнитные и полупроводниковые свойства Sm B 6». Письма о физических отзывах . 22 (7): 295–297. Бибкод : 1969PhRvL..22..295M . doi : 10.1103/PhysRevLett.22.295 .
- ^ Нюс, П.; Купер, С.; Фиск, З.; Саррао, Дж. (1995). «Рассеяние света на щелевых возбуждениях и связанных состояниях в SmB 6 ». Физический обзор B . 52 (20): 14308–14311. Бибкод : 1995PhRvB..5214308N . дои : 10.1103/PhysRevB.52.R14308 . ПМИД 9980746 .
- ^ Сера, М.; Кобаяши, С.; Хирои, М.; Кобаяши, Н.; Кунии, С. (1996). «Теплопроводность монокристаллов RB 6 (R=Ce, Pr, Nd, Sm, Gd)». Физический обзор B . 54 (8): R5207–R5210. Бибкод : 1996PhRvB..54.5207S . дои : 10.1103/PhysRevB.54.R5207 . ПМИД 9986570 .
- ^ Ботимер, Дж.; Ким; Томас; Грант; Фиск; Цзин Ся (2013). «Надежный поверхностный эффект Холла и нелокальный транспорт в SmB 6 : признак идеального топологического изолятора» . Научные отчеты . 3 : 3150. arXiv : 1211,6769 . Бибкод : 2013NatSR...3E3150K . дои : 10.1038/srep03150 . ПМЦ 3818682 . ПМИД 24193196 .
- ^ Сяохан Чжан; Н. П. Бутч; П. Сайерс; С. Зимак; Ричард Л. Грин; Джонпьер Пальоне (2013). «Гибридизация, межионная корреляция и поверхностные состояния в кондо-изоляторе SmB 6 ». Физ. X. Ред . 3 (1): 011011. arXiv : 1211.5532 . Бибкод : 2013PhRvX...3a1011Z . дои : 10.1103/PhysRevX.3.011011 . S2CID 53638956 .
- ^ Уолгаст, Стивен; Курдак, Чаглиян; Сан, Кай; Аллен, JW; Ким, Дэ Чжон; Фиск, Закари (2013). «Низкотемпературная поверхностная проводимость в кондо-изоляторе СмБ 6 ». Физ. Преподобный Б. 88 (18): 180405. arXiv : 1211.5104 . Бибкод : 2013PhRvB..88r0405W . дои : 10.1103/physrevb.88.180405 . ISSN 1098-0121 . S2CID 119242604 .
- ^ Главанка; Сименсмейер; Вешке; Варыхалов; Санчес-Баррига; Шицевалова; Духененко; Филипов; Габан; Флахбарт; Рейдер; Риенкс (2018). «Гексаборид самария — тривиальный поверхностный проводник» . Природные коммуникации . 9 (1): 1–7. arXiv : 1502.01542 . Бибкод : 2018NatCo...9..517H . дои : 10.1038/s41467-018-02908-7 . ПМЦ 5802797 . ПМИД 29410418 .
- ^ Перейти обратно: а б с Б.С. Тан; Ю.-Т. Сюй; Б. Цзэн; М. Чомага Хатнян; Н. Харрисон; З. Чжу; М. Хартштейн; М. Кюрлаппу; А. Шривастава; доктор медицинских наук Джон; Т.П. Мерфи; Ж.-Х. Парк; Л. Баликас; Г.Г. Лонзарич; Г. Балакришнан; Сучитра Себастьян (2015). «Нетрадиционная поверхность Ферми в изолирующем состоянии». Наука 349 (6245): 287–290. arXiv : 1507.01129 . Бибкод : 2015Sci...349..287T . дои : 10.1126/science.aaa7974 . ПМИД 26138105 . S2CID 206635941 .
- ^ Перейти обратно: а б Натали Волчовер (2 июля 2015 г.). «Парадоксальный кристалл ставит в тупик физиков» . Журнал Кванта . Проверено 15 января 2020 г.
- ^ Перейти обратно: а б М. Чомага Хатнян; г-н Лис; Д. Мак. Пол; Г. Балакришнан (2013). «Большие высококачественные монокристаллы нового топологического изолятора Кондо SmB6» . Природа . 3 (3071): 3071. Бибкод : 2013NatSR...3E3071H . дои : 10.1038/srep03071 . ПМЦ 3810659 . ПМИД 24166216 .
- ^ Боргино, Дарио (7 июля 2015 г.). «Загадочный материал действует как проводник и изолятор одновременно» . www.gizmag.com . Проверено 8 июля 2015 г.
- ^ Перейти обратно: а б Ли, Г.; Сян, З.; Ю, Ф.; Асаба, Т.; Лоусон, Б.; Кай, П.; Тинсман, К.; Беркли, А.; Уолгаст, С. (05 декабря 2014 г.). «Двумерные поверхности Ферми в кондо-изоляторе SmB6». Наука . 346 (6214): 1208–1212. arXiv : 1306.5221 . Бибкод : 2014Sci...346.1208L . дои : 10.1126/science.1250366 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 25477456 . S2CID 39786801 .
- ^ Перейти обратно: а б С.М. Томас; Сясинь Дин; Ф. Роннинг; В. Цапф; Джей Ди Томпсон; З. Фиск; Дж. Ся; ПФС Роза (2019). «Квантовые колебания в выращенном под флюсом SmB6 с внедренным алюминием». Письма о физических отзывах . 122 (16): 166401. arXiv : 1806.00117 . Бибкод : 2019PhRvL.122p6401T . doi : 10.1103/PhysRevLett.122.166401 . ПМИД 31075018 . S2CID 59407039 .