CC BY
0Я ▲ EEfEiHE? ФИЗИКА НИЗКОРАЗМЕРНЫХ СИСТЕМ
КВАНТОВАЯ МАКРОФИЗИКА КОНДЕНСИРОВАННЫХ СРЕД И НИЗКОРАЗМЕРНЫХ СИСТЕМ
Влияние примеси на поверхностный электронный транспорт в Ro,o2Smo,98B6 (R — Eu, Gd, Yb)
Журкин В.С.
Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук, Москва
Е-mail: dok5555@mail. ru
DOI: 10.24412/cl-35673-2024-1-66-68
Гексаборид самария является системой с промежуточно валентным состоянием ионов самария (и«2,6), которое приводит к частичной делокализации 4/-состояний, флуктуациям заряда и магнитного момента. Из-за инверсного расположения зон SmB6 относят к топологическим Кондо изоляторам (ТКИ) [1]. Согласно модели ТКИ конечная проводимость SmB6 определяется поверхностными состояниями электронов с дираковским спектром, возникающими из-за нетривиальной топологии зонной структуры. Однако влияние свойств поверхности SmB6 на параметры этих состояний, включая составы с различными
магнитными/немагнитными примесями, в настоящее время недостаточно изучено.
В представленной работе выполнены исследования поверхностного электронного транспорта в твёрдых растворах замещения на основе SmB6 с общей формулой R0.02Sm0.98B6 (R — Eu, Gd, Yb). Грани образцов полировали при помощи алмазного абразива с последовательным уменьшением зернистости (вплоть до 0,3 мкм). Затем измеряли удельное сопротивление р и коэффициент Холла Rh в диапазоне температур 1,7-300 К в магнитных полях до 8 Тл. На следующем этапе поверхность подвергалась травлению в водном растворе HNO3 [2, 3], после чего измерения проводились повторно.
Обнаружено, что электрофизические свойства R0,02Sm0,98B6, включая коэффициент Холла и удельное сопротивление, сильно зависят от способа обработки поверхности в случае соединений с двухвалентной магнитной (Eu2+) и немагнитной (Yb2+) примесью (рис. 1). Для указанных соединений после травления коэффициент
22-24 октября 2024 г.
Холла растет примерно на порядок в низкотемпературном пределе. Для трехвалентной примеси (0<13+) зависимости р(Т), полученные на травленых и полированных образцах, практически совпадают, что указывает на доминирующий вклад объёмного электронного транспорта. Отметим, что в случае легировании магнитосопротивление для травленых образцов оказывается меньше, чем для полированных (рис. 2), что принципиально отличает 0^,о28то,98Вб от остальных представителей ряда Ro,o2Smo,98B6. Положительное магнитосопротивление наблюдается только для образца с двухвалентной магнитной (Еи2+) примесью в случае механической полировки поверхности.
Рис. 1. Температурные зависимости удельного сопротивления R0,02Sm0,98B6
(Я — Еи, УЪ), рассчитанные для травленых (е) и полированных (р) образцов. На вставке показаны температурные зависимости коэффициента
Холла.
Следует отметить, что травление Euo,o2Smo,98B6 качественно меняет характер кривой магнитосопротивления при низких температурах. Несмотря на рост удельного сопротивления после травления, сходство данных для Gdo,o2Smo,98B6 и Euo,o2Smo,98B6 показывает, что (Еи2+) подавляет поверхностную проводимость. Это согласуется с моделью топологического изолятора, в котором
ФИЗИКА НИЗКОРАЗМЕРНЫХ СИСТЕМ
магнитная примесь открывает канал рассеяния для поверхностных
носителей заряда. В этой ситуации удельное сопротивление
Eu0.02Sm0.98B6 определяется объемным вкладом. 2
-14
P e R
10 ■ □ SmB
• о Yb
12 ▲ Л Gd
▼ V Eu
40 60
Н, кОе
Рис. 2. Полевые зависимости магнитосопротивления Ro,o2Smo,98B6 (R - Eu, Gd, Yb), полученные для травленых (e) и полированных (p) образцов при Т=1,9 К.
Полученные результаты указывают на необходимость дальнейшего изучения эффектов, вызванных изгибом зон под влиянием потенциала поверхности, а также возможной эволюции структуры спектра возбуждений ТКИ, обусловленной влиянием зарядовых флуктуаций.
Автор выражает благодарность научному руководителю д.ф.-м.н. Глушкову В.В., Божко А.Д., Анисимову М.А. за постановку научной задачи, помощь в измерениях и обсуждение результатов.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда, гранта № 22-22-00990, https://rscf.ru/project/22-22-00990/.
1. M. Dzero et al., Phys. Rev. Lett. 2010. 104, 106408.
2. В. Глушков и др., Письма в ЖЭТФ. 2022, 116, 770.
3. M. Anisimov et al., Solid State Sciences. 2024, 152, 107546.
