磁场诱导金属态 YbB$_{12}$ 中的 $f$ 电子杂化金属费米面

在始于 SmB$_6$ 并随后 YbB$_{12}$ 的近期发现的非常规绝缘体族中观测到的费米面本质是一个备受关注的问题。此处我们通过比较 YbB$_{12}$ 高磁场诱导金属态与非常规绝缘态间的量子振荡来阐明此问题。在超越 47 T 的磁场诱导金属态中，我们发现无接触电阻率中显著的量子振荡，其特征为多个频率至少达 3000 T、重有效质量至少达 17 $m_\text{e}$，这是 $f$ 电子杂化金属费米面的特征。绝缘态 YbB$_{12}$ 中电输运与磁扭矩在低温下量子振荡幅度的增长，与磁场诱导金属态 YbB$_{12}$ 中量子振荡幅度的 Lifshitz-Kosevich 低温增长极为相似，指向绝缘态 YbB$_{12}$ 中量子振荡源于带隙内中性低能激发。YbB$_{12}$ 的磁场诱导金属态的特征在于出现了更多重准粒子有效质量的费米面片，除在绝缘与金属态均观测到的低于 1000 T 的重费米面片所产生的多量子振荡频率外额外涌现。因此我们观测到一个重多组分费米面，其中 $f$ 电子杂化从 YbB$_{12}$ 的非常规绝缘态持续至磁场诱导金属态，这与非常规绝缘体 SmB$_6$ 中观测到的未杂化导带电子费米面形成鲜明对比。我们的发现要求一种不同的中性带隙内低能激发理论模型，其中在非常规绝缘体 YbB$_{12}$ 情形下保留 $f$ 电子杂化。