由自旋-轨道耦合调控的近藤绝缘体至半金属转变

近期对近藤绝缘体中拓扑非平庸电子态的理论研究指出了自旋-轨道耦合（SOC）在稳定这些态方面的重要性。然而，在近藤绝缘体中调控SOC参数 $\lambda_{\rm{SOC}}$ 的系统性实验研究仍然缺乏。其主要原因是（化学）压力或掺杂的变化强烈影响近藤耦合 $J_{\text{K}}$ 和化学势 $\mu$ —— 这两者都是决定材料基态的关键参数 —— 因此可能的 $\lambda_{\rm{SOC}}$ 调控效应一直未被注意到。在此，我们展示了典型（非中心对称）近藤绝缘体 Ce$_3$Bi$_4$Pt$_3$ 的替代系列 Ce$_3$Bi$_4$(Pt$_{1-x}$Pd$_x$)$_3$ ($0 \le x \le 1$) 的成功生长。Pt-Pd 替代是同结构、同电子和同尺寸的，因此很可能使 $J_{\text{K}}$ 和 $\mu$ 基本保持不变。相比之下，$5d$ 元素 Pt 和 $4d$ 元素 Pd 之间的巨大质量差异导致 $\lambda_{\rm{SOC}}$ 存在巨大差异，因此 $\lambda_{\rm{SOC}}$ 是该系列中的主导调控参数。令人惊讶的是，随着 $x$ 的增加（$\lambda_{\rm{SOC}}$ 减小），我们观察到了近藤绝缘体到半金属的转变，这证明了 SOC 具有前所未有的剧烈影响。完全替代的端基化合物 Ce$_3$Bi$_4$Pd$_3$ 表现出最近预测的外尔-近藤半金属的热力学特征。