中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：拓?fù)浣^緣體是近年來(lái)凝聚態(tài)物理的研究熱點(diǎn)之一。這類材料不同于傳統(tǒng)的“金屬”和“絕緣體”，其體內(nèi)部為有能隙的絕緣態(tài)，其表面則是無(wú)能隙的金屬態(tài)。這種金屬表面態(tài)是由其內(nèi)在電子結(jié)構(gòu)拓?fù)湫再|(zhì)決定的，受時(shí)間反演不變性的保護(hù)，因而受缺陷、雜質(zhì)等外界影響較小。目前，理論上預(yù)言的拓?fù)浣^緣體都是半導(dǎo)體材料，電子間的關(guān)聯(lián)效應(yīng)較小，理論分析相對(duì)較為簡(jiǎn)單。而能否在強(qiáng)關(guān)聯(lián)材料體系中發(fā)現(xiàn)新的拓?fù)浣^緣體材料，則是理論上非常關(guān)心的問(wèn)題，因?yàn)閺?qiáng)關(guān)聯(lián)拓?fù)浣^緣體的發(fā)現(xiàn)將帶來(lái)許多全新的理論問(wèn)題，如不同拓?fù)溆行驊B(tài)之間的拓?fù)湎嘧?、電子－電子相互作用是否能改變電子結(jié)構(gòu)的拓?fù)渲笖?shù)等等。
最近，中科院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（籌）戴希研究員、方忠研究員、翁紅明副研究員和博士后盧峰、趙建洲在強(qiáng)關(guān)聯(lián)拓?fù)浣^緣體研究方面取得進(jìn)展。他們利用Gutzwiller變分法結(jié)合第一性原理計(jì)算研究了典型的混合價(jià)態(tài)化合物SmB6。在考慮f電子強(qiáng)關(guān)聯(lián)效應(yīng)下，得到了該材料的能帶結(jié)構(gòu)、原子多重態(tài)結(jié)構(gòu)等，以及在（001）方向上的表面態(tài)。
研究發(fā)現(xiàn)，f電子的關(guān)聯(lián)效應(yīng)對(duì)能帶的修正主要表現(xiàn)在下面兩點(diǎn): (1)4f的j=7/2能帶被推到了費(fèi)米面以上4eV左右，而費(fèi)米面附近主要由4f的j=5/2和5d 電子占據(jù)；(2)由4f軌道形成的準(zhǔn)粒子能帶的帶寬減小到了不足0.1eV。在考慮了4f 電子的關(guān)聯(lián)效應(yīng)后，并沒(méi)有破壞該材料的拓?fù)湫再|(zhì)，其Z2拓?fù)洳蛔兞繛?1;111)，說(shuō)明這是一種三維強(qiáng)拓?fù)浣^緣體材料。與已知的拓?fù)浣^緣體不同，SmB6在其（001）表面態(tài)有三個(gè)狄拉克點(diǎn)，該現(xiàn)象可以引起新的物理現(xiàn)象，比如獨(dú)特的準(zhǔn)粒子干涉圖像、獨(dú)特的磁輸運(yùn)性質(zhì)等。
這一研究成果已發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》（Phys. Rev. Lett. 110, 096401 2013) 上。
相關(guān)研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)和科技部有關(guān)基金的支持。
