近藤晶格（Kondo Lattice）是凝聚态物理中非常引人注目的材料體系，具有諸如重費米子超導，量子臨界現象以及近藤絕緣體等豐富的物理現象。關于近藤晶格的一個重要問題是巡遊電子和局域磁矩的相互作用如何引起新奇的量子基态。六硼化钐（SmB6）是一種典型的近藤絕緣體，但是在低溫其電阻呈現金屬性，其成因至今依然存在争議。近來人們提出SmB6可能是一個具有強電子關聯的拓撲絕緣體，具有受拓撲保護的表面金屬态，但是目前這一觀點還缺乏直接的實驗證據支持。此外，即使在高溫SmB6的電子結構演變也依然存在争議，特别是關于其能隙的形成和能隙中可能存在的低能激發。
最近，量子物質科學協同創新中心博士生阮威、葉存、郭明華在中心成員王亞愚教授的指導下，與中心成員張廣銘教授以及中國科學技術大學陳仙輝教授研究組合作，利用掃描隧道顯微鏡對SmB6近藤絕緣體進行了系統的研究。他們首先對材料表面晶格結構進行探測，發現了四種不同的表面形貌（其中的兩種如上面左圖所示），并可以與晶格表面不同的重構一一對應。低溫隧道電子譜顯示費米能附近有局域和巡遊電子态雜化形成的能隙，而在能隙内存在一個共振峰。在不同的表面形貌上，電子能譜高度相似，表明該體系的電子結構受表面層原子及其重構的影響很小，間接意味着可能有某種表面電子态。随後他們進行變溫電子譜測量，發現雜化能隙随溫度升高逐漸減小，但一直到60K仍未消失。然而能隙内的共振峰迅速減小，在40K即消失（如上面右圖所示），而該溫度尺度與輸運和磁化率測量發生明顯轉變的特征溫度吻合。理論研究表明該共振可能來源于近藤晶格中自旋單态到三重态的多體激發模式，對材料的輸運和磁性質有着重要的影響。
這項工作揭示了在強自旋軌道耦合和混合價漲落背景下，近藤晶格中存在一種新的磁相關的集體激發共振态。這為澄清近藤晶格體系的電子結構演變提供了有價值的新線索。該研究成果以“Emergence of a Coherent In-Gap State in the SmB6 Kondo Insulator Revealed by Scanning Tunneling Spectroscopy”為題發表在Physical Review Letter【112, 136401 (2014)】上。
