Quantum-well states at the surface of a heavy-fermion superconductor

표면의 2차원 전자 상태는 종종 Cu 또는 Ag와 같은 단순한 광대역 금속에서 관찰됩니다. 입자가 표면 테라스와 같은 나노미터 규모의 닫힌 기하학적 구조에 의해 행동이 제한되면, 벌크 전자 밴드의 지속적인 에너지 의존성과 극명하게 대조적으로 표면 밴드에서 형성되는 양자화된 에너지 수준으로 이어집니다. 이들의 에너지 수준 분리는 일반적으로 수백 meV에 달합니다. 서로 다른 종류의 물질에서 강력한 전자 상관 관계는 대역폭이 강하게 감소하고, 이질적인 bulk ground state를 가진, 소위 heavy-fermion으로 이어집니다. 그러나 2차원 무거운 fermion(2DHF)의 양자 우물 상태는 작은 에너지 분리 때문에 관찰하기 어려운 것으로 악명 높게 남아 있습니다.

이 논문에서는 millikelvin scanning tunnelling microscopy(STM)을 사용하여 17.5K 미만의 신비한 hidden-order(HO) 상태를 나타내는 heavy-permion 초전도체 URu2Si2의 U 말단 표면에서 원자적으로 평평한 테라스를 연구합니다. 이들은 유효 질량이 자유 전자 질량의 17배인 5f 전자로 만들어진 2DHF를 관찰합니다. 2DHF는 MeV의 일부로 분리된 양자화된 상태를 형성하며, 레벨 폭은 상관된 벌크 상태와의 상호 작용에 의해 설정됩니다. 테라스 사이의 계단의 가장자리 상태는 두 개의 평면 내 방향 중 하나를 따라 나타나 표면에서 전자 대칭이 깨짐을 시사합니다.

이들의 결과는 강하게 상관된 양자 물질에서 양자 우물 상태를 실현하고 이것들이 어떻게 전자 환경과 연결되는지 탐구하기 위한 새로운 경로를 제안합니다.