[April 22, 2015] 민병일 교수 연구실 - Topological Properties and the Dynamical Crossover from Mixed-Valence to Kondo-Lattice Behavior in the Golden Phase of SmS

[April 22, 2015] 민병일 교수 연구실 - Topological Properties and the Dynamical Crossover from Mixed-Valence to Kondo-Lattice Behavior in the Golden Phase of SmS

Physical Review Letters 114, 166404 (2015)

민병일 교수 연구실에서 콘도-혼성원자가 (Kondo - mixed-valence) 물질로 알려진 SmS 에서 온도에 따른 전자구조 및 위상 물성을 규명하였다 (저자: 강창종, 최홍철, 김규, 민병일). 이 연구는 강창종 박사의 학위 논문 주제로서 연구결과는 Physical Review Letters 최근호에 게재되었다 [Phys. Rev. Lett. 114, 166404 (2015.4.22)].
이 연구에서는 최근 위상 콘도 반금속 (topological Kondo semimetal) 물질로 제안되었던 SmS물질이 제안과 달리 위상 표면 상태가 아닌 통상적인 라쉬바 표면 상태 (Rashba surface state)를 가진다는 것을 확인하였고, 동적평균장이론(DMFT)에 기반한 온도에 따른 전자구조 분석을 통하여 콘도-혼성원자가 물질에서 나타나는 독특한 에너지-온도 척도를 찾아내었다. 이러한 에너지-온도 척도는 SmS 물질뿐만 아니라 일반적인 콘도-혼성원자가 물질들의 물성을 기술하는데 적용할 수 있는 보편적인 에너지-온도 척도로서, 콘도-혼성원자가 물성 해석에 큰 진전을 가져올 것으로 기대한다.

We have investigated temperature-dependent behaviors of electronic structure and resistivity in a mixed-valent golden phase of SmS, based on the dynamical mean-field-theory band-structure calculations. Upon cooling, the coherent Sm 4f bands are formed to produce the hybridization-induced pseudogap near the Fermi level, and accordingly the topology of the Fermi surface is changed to exhibit a Lifshitz-like transition. The surface states emerging in the bulk gap region are found to be not topologically protected states but just typical Rashba spin-polarized states, indicating that SmS is not a topological Kondo semimetal. From the analysis of anomalous resistivity behavior in SmS, we have identified universal energy scales, which characterize the Kondo–mixed-valent semimetallic systems.