論文の概要: Discovery of a topological exciton insulator with tunable momentum order
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.15862v1
- Date: Tue, 26 Dec 2023 03:05:10 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-12-27 16:10:07.410750
- Title: Discovery of a topological exciton insulator with tunable momentum order
- Title（参考訳）: 可変運動量秩序をもつトポロジカルエキシトン絶縁体の発見
- Authors: Md Shafayat Hossain, Tyler A. Cochran, Yu-Xiao Jiang, Songbo Zhang,
Huangyu Wu, Xiaoxiong Liu, Xiquan Zheng, Byunghoon Kim, Guangming Cheng, Qi
Zhang, Maksim Litskevich, Junyi Zhang, Zi-Jia Cheng, Jinjin Liu, Jia-Xin Yin,
Xian P. Yang, Jonathan Denlinger, Massimo Tallarida, Ji Dai, Elio Vescovo,
Anil Rajapitamahuni, Hu Miao, Nan Yao, Yingying Peng, Yugui Yao, Zhiwei Wang,
Luis Balicas, Titus Neupert, M. Zahid Hasan
- Abstract要約: 位相と相関は現代物理学の基本概念であるが、1つの量子位相内での同時発生は例外的に稀である。
電子と孔の間のクーロン相互作用がT=100K以下の励起結合状態を形成する半金属であるTa2Pd3Te5におけるそのような物質相の発見を示す。
我々の分光法は、これらの励起子の凝縮から生じる絶縁ギャップの発達を明らかにし、励起子絶縁体として知られる高次相関量子相を生じさせる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.605112731805254
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Topology and correlations are fundamental concepts in modern physics, but
their simultaneous occurrence within a single quantum phase is exceptionally
rare. In this study, we present the discovery of such a phase of matter in
Ta2Pd3Te5, a semimetal where the Coulomb interaction between electrons and
holes leads to the spontaneous formation of excitonic bound states below T=100
K. Our spectroscopy unveils the development of an insulating gap stemming from
the condensation of these excitons, thus giving rise to a highly sought-after
correlated quantum phase known as the excitonic insulator. Remarkably, our
scanning tunneling microscopy measurements reveal the presence of gapless
boundary modes in the excitonic insulator state. Their magnetic field response
and our theoretical calculations suggest a topological origin of these modes,
rendering Ta2Pd3Te5 as the first experimentally identified topological
excitonic insulator in a three-dimensional material not masked by any
structural phase transition. Furthermore, our study uncovers a secondary
excitonic instability below T=5 K, which differs from the primary one in having
finite momentum. We observe unprecedented tunability of its wavevector by an
external magnetic field. These findings unlock a frontier in the study of novel
correlated topological phases of matter and their tunability.
- Abstract（参考訳）: 位相と相関は現代物理学の基本概念であるが、1つの量子位相内での同時発生は例外的に稀である。
本研究では,電子とホールのクーロン相互作用がt=100 k以下で自発的に励起子結合状態を形成する半金属,ta2pd3te5におけるそのような物質の相の発見について述べる。
さらに, 走査型トンネル顕微鏡による観察により, 励起絶縁体状態におけるギャップのない境界モードの存在が明らかとなった。
それらの磁場応答と理論計算はこれらのモードのトポロジカルな起源を示唆しており、Ta2Pd3Te5は構造相転移を隠蔽しない3次元材料において、初めて実験的に同定されたトポロジカルエキトニック絶縁体である。
さらに, 有限運動量を持つ一次運動量と異なるT=5K以下の二次励起不安定性を明らかにする。
外部磁場による前例のない波長変動を観測した。
これらの発見は、新しいトポロジカルな物質の位相相とそのチューナビリティの研究におけるフロンティアを解き放ちます。
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