Collective and Quasi-Local Modes in the Optical Spectra of YB6 and YbB6 Hexaborides with Jahn–Teller Structural Instability

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The broad-band reflection spectra of YB6 and YbB6 hexaborides with Jahn–Teller instability of the boron cage have been measured at room temperature. An optical conductivity analysis has revealed, along with the Drude electronic components, heavily overdamped collective modes, which are notable in YB6 for high dielectric contributions, Δε = 2000–5700. The fraction of nonequilibrium charge carriers in YB6, which is at the boundary of structural instability in the hexaboride family, reaches 85–90%, whereas this fraction in doped YbB6 semiconductor is not higher than 25%. It has been shown that unlike the predictions of the topological Kondo insulator model, the surface “metallization” in Yb2+B6 crystals can be explained by additional doping of a surface layer with Yb3+ ions.

About the authors

N. E Sluchanko

Prokhorov General Physics Institute, Russian Academy of Sciences

Email: nes@lt.gpi.ru
119991, Moscow, Russia

E. S Zhukova

Center for Photonics and Two-Dimensional Materials, Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University)

Email: nes@lt.gpi.ru
141700, Dolgoprudny, Moscow oblast, Russia

L. N Alyab'eva

Center for Photonics and Two-Dimensional Materials, Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University)

Email: nes@lt.gpi.ru
141700, Dolgoprudny, Moscow oblast, Russia

B. P Gorshunov

Center for Photonics and Two-Dimensional Materials, Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University)

Email: nes@lt.gpi.ru
141700, Dolgoprudny, Moscow oblast, Russia

A. V Muratov

Lebedev Physics Institute, Russian Academy of Sciences

Email: nes@lt.gpi.ru
119991, Moscow, Russia

Yu. A Aleshchenko

Lebedev Physics Institute, Russian Academy of Sciences

Email: nes@lt.gpi.ru
119991, Moscow, Russia

A. N Azarevich

Prokhorov General Physics Institute, Russian Academy of Sciences

Email: nes@lt.gpi.ru
119991, Moscow, Russia

M. A Anisimov

Prokhorov General Physics Institute, Russian Academy of Sciences

Email: nes@lt.gpi.ru
119991, Moscow, Russia

N. Yu Shitsevalova

Institute for Problems of Materials Science, National Academy of Sciences of Ukraine

Author for correspondence.
Email: nes@lt.gpi.ru
03142, Kiev, Ukraine

References

  1. M. Bakr, R. Kinjo, Y.W. Choi et al., Phys. Rev. Special Topics - Accelerators and Beams 14, 060708 (2011). doi: 10.1103/PhysRevSTAB.14.060708
  2. M. Trenary, Sci. Tech. Adv. Mat. 13, 023002 (2012).
  3. Y. Onuki, A. Umezawa, W. K. Kwok et al, Phys. Rev. B 40, 11195 (1989). doi: 10.1103/PhysRev B.40.11195
  4. M. Amara, S. E. Luca, R.M. Galera et al., Phys. Rev. B 72, 064447 (2005). doi: 10.1103/PhysRev B.72.064447
  5. K. Segawa, A. Tomita, K. Iwashita, et al., J. Magn. Magn. Mat. 104-107, 1233 (1992). DOI: 10.1016/ 0304-8853(92)90563-4
  6. A. S. Cameron, G. Friemel, and D. S. Inosov, Rep. Prog. Phys. 79, 066502 (2016).
  7. M. C. Aronson, J. L. Sarrao, Z. Fisk et al., Phys. Rev. B 59, 4720 (1999). doi: 10.1103/PhysRevB. 59.4720
  8. V. V. Glushkov, A. D. Bozhko, A. V. Bogach et al., Phys. Stat. Sol. RRL 10, 320 (2016).
  9. N. Sluchanko, V. Glushkov, S. Demishev et al., Phys. Rev. B 96, 144501 (2017). DOI: 10.1103/ PhysRevB.96.144501
  10. D. J. Kim, J. Xia, and Z. Fisk, Nat. Mater. 13, 466 (2014). doi: 10.1103/PhysRevLett.104.106408
  11. E. Dagotto, Sciencе 309, 257 (2005).
  12. E. S. Zhukova, B. P. Gorshunov, G. A. Komandin et al., JETP Lett. 110, 79 (2019).
  13. E. S. Zhukova, B. P. Gorshunov, G. A. Komandin et al., Phys. Rev. B 100, 104302 (2019)
  14. H. Werheit, V. Filipov, N. Shitsevalova et al., J. Phys. Condens. Matter 24, 385405 (2012). DOI: 10.1088/ 0953-8984/24/38/385405
  15. Б. П. Горшунов, А. А. Волков, А. С. Прохоров, И. Е. Спектор. ФТТ 50, 1921 (2008).
  16. S.-I. Kimura, T. Nanba, S. Kunii, and T. Kasuya, J. Phys. Soc. Jpn. 59, 3388 (1990). DOI: 10.1143/ JPSJ.59.3388
  17. B. P. Gorshunov, E. S. Zhukova, G. A. Komandin et al., JETP Lett. 107, 100 (2018). DOI: 10.1134/ S0021364018020029
  18. N. E. Sluchanko, A. N. Azarevich, A. V. Bogach et al., J. Phys. Condens. Matter 31, 065604 (2019). doi: 10.1088/1361-648X/aaf44e
  19. N. B. Bolotina, A. P. Dudka, O. N. Khrykina et al., Phys. Rev. B 100, 205103 (2019).
  20. M. Hartstein, Hsu Liu, Yu-Te Hsu et al., Science 23, 101632 (2020).
  21. M. Xia, J. Jiang, Z. R. Ye et al., Sci. Rep. 4, 5999 (2014).
  22. Z. Yahia, S. Turrell, J. Turrell and J. P. Mercurio, J. Molecular Struct. 224, 303 (1990).
  23. S.-I. Kimura, T. Nanba, S. Kunii, and T. Kasuya, J. Phys. Soc. Jpn. 61, 371 (1992).
  24. E. Franzeskakis, N. de Jong, J. X. Zhang et al., Phys. Rev. B 90, 235116 (2014).
  25. Tay-Rong Chang, Tanmoy Das, Peng-Jen Chen et al., Phys. Rev. B 91, 155151 (2015).
  26. Chang-Jong Kang, J. D. Denlinger, J. W. Allen, et al., Phys. Rev. Lett. 116, 116401 (2016).
  27. Yazhou Zhou, Dae-Jeong Kim, Priscila F. S. Rosa et al., Phys. Rev. B 92, 241118 (2015).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».