The tetragonal compound YbRu$_{2}$Ge$_{2}$ exhibits a non-magnetic transition at $T_0$=10.2K and a magnetic transition at $T_1$=6.5K in zero magnetic field. We present a model for this material based on a quasi-quartet of Yb$^{3+}$ crystalline electric field (CEF) states and discuss its mean field solution. Taking into account the broadening of the specific heat jump at $T_0$ for magnetic field perpendicular to [001] and the decrease of $T_0$ with magnetic field parallel to [001], it is shown that ferro-quadrupole order of either O$_{2}^{2}$ or O$_{\rm xy}$ - type are prime candidates for the non-magnetic transition. Considering the matrix element of these quadrupole moments, we show that the lower CEF states of the level scheme consist of a $Γ_{6}$ and a $Γ_{7}$ doublet. This leads to induced type of O$_{2}^{2}$ and O$_{\rm xy}$ quadrupolar order parameters. The quadrupolar order introduces exchange anisotropy for planar magnetic moments. This causes a spin flop transition at low fields perpendicular [001] which explains the observed metamagnetism. We also obtain a good explanation for the temperature dependence of magnetic susceptibility and specific heat for fields both parallel and perpendicular to the [001] direction.
Electronic structure of the quadrupolar ordered heavy-fermion compound YbRu2Ge2 measured by angle-resolved photoemission
用ARPES和LDA方法研究了重费米子化合物Yb(Ru $_{1-x}$ Rh $_{x}$)$_2$ Ge $_2$与$x=0$和名义上$x=0.125$的电子结构.我们发现Yb的价带结构对应于接近$3+$的非整数价。三个观察到的晶体电场水平与分裂32和75毫电子伏确认建议的配置与准四重基态。实验确定的主要是Ru $4d$字符的传导电子的能带结构是很好地再现我们的计算。YbRu $_2$ Ge $_2$在低于10.2K的温度下发生非磁性相变,转变为铁四极有序态,然后在低于6.5K的温度下转变为反铁磁有序态.在我们计算的能带结构中,一个小孔费米面显示出嵌套的特征,其尺寸由ARPES确定,接近中子散射中发现的磁有序波矢。当YbRu $_2$ Ge $_2$掺杂12.5%的Rh时,其跃迁被抑制.电子掺杂导致的能带结构和连续的Lifshitz转变的转变。
Lattice dynamics, crystal-field excitations and quadrupolar fluctuations of YbRu$_2$Ge$_2$
我们报道了YbRu $_2$ Ge $_2$单晶的拉曼散射结果,以探索声子和晶体场(CF)激发。这种重费米子金属被认为在T $_0$ =10 K以下进入铁四极(FQ)相。四重CF势将Yb $^{3+}$ $^2F_{7/2}$基态多重峰分裂为两个$Γ_6$和两个$Γ_7$ Kramers双重峰。我们建立了如下的CF能级结构:一个$Γ_6$基态,两个$Γ_7$态分别位于2 cm $^{-1}$和95 cm $^{-1}$,另一个$Γ_6$态位于239 cm $^{-1}$ . CF基态和第一激发态之间的$\sim$ 2 cm $^{-1}$分离与先前提出的准四重CF基态一致。最低能量的CF过渡的强度显着增加冷却,表明耦合的CF激发以上T $_0$的四极波动。通过对称性分析,我们认为FQ阶具有B $_{1g}$对称性.此外,温度依赖性研究的四个拉曼活性声子模式表明,A $_{1g}$和一个E $_{g}$模式的强度显着增加冷却,这是由近共振耦合这两个声子模式和CF跃迁。
Divergence of the quadrupole-strain susceptibility of YbRu$_2$Ge$_2$; a local moment realization of electronic nematicity
与稀土离子局域$4f$原子轨道相关的铁四极矩序是电子四极矩序的一种实现。然而,有相对较少的金属间化合物材料的例子,表现出连续的铁四极相变,激发了对属于这一类别的其他材料的搜索。此外,还不清楚基于输运测量的实验方法是否在$4f$金属间材料的情况下同样有效,所述实验方法已经成功地用于探测诸如铁基超导体的材料中的磁化率,其中重要的电子自由度是局部的而不是巡回的,因此与电荷的耦合较弱,携带费米能量附近的准粒子。在目前的工作中,我们证明了金属间化合物YbRu $_2$ Ge $_2$表现出四方到正交相变符合铁四极顺序的Yb离子,并继续表明,弹性电阻率测量确实可以提供一个清晰的窗口,在这个系统中的发散磁化率。这种材料提供了一个新的舞台,在其中研究的原因和后果的电子nematicity。
Basal-plane anisotropy of field-induced multipolar order in tetragonal CeRh$_2$As$_2$
Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids(马克斯·普朗克固体化学物理研究所);Université Grenoble Alpes, CEA, Grenoble-INP, IRIG, Pheliqs(格勒诺布尔阿尔卑斯大学);Institute for Solid State and Materials Physics, Dresden University of Technology(德累斯顿工业大学固态与材料物理研究所);Laboratoire National des Champs Magnétiques Intenses (LNCMI-EMFL), CNRS, Université Grenoble Alpes(法国国家强磁场实验室);Université Grenoble Alpes, CNRS, Institut Néel(格勒诺布尔阿尔卑斯大学尼埃尔研究所);Institute for Quantum Materials and Technologies, Karlsruhe Institute of Technology(卡尔斯鲁厄理工学院量子材料与技术研究所)
Magnetic phase diagram of antiferroquadrupole ordering in HoB2C2
通过测量$x$-$y$基面和[001]主轴上的弹性常数$C_{11}$、$C_{44}$和$C_{66}$,研究了四元HoB $_2$ C $_2$的反铁四极(AFQ)有序磁相图.筑波磁实验室的混合磁体(GAMA)用于高达30 T的强场测量。沿[001]主轴在26.3 T以上时不再观察到AFQ相位,而沿[110]主轴施加的磁场中的临界磁场相对较小,为3.9 T。$O_{xy}$和/或$O_2^2$的四极位间相互作用与HoB $_2$ C $_2$中AFQ相的磁相图中的各向异性一致。
Non-magnetic ground state in A$_2$WCl$_6$ (A = Cs, Rb, K): A face-centered cubic system of spin-orbit-entangled $J$ = 2 states
Max Planck Institute for Solid State Research(马克斯·普朗克固相研究所);Institute for Functional Matter and Quantum Technologies, University of Stuttgart(斯图加特大学功能物质与量子技术研究所);National Institute for Materials Science(国立材料研究所);Synchrotron Radiation Research Center, National Institutes for Quantum Science and Technology(量子科学技术研究机构同步辐射研究中心);Graduate School of Engineering and Science, Shibaura Institute of Technology(芝浦工业大学理工学研究科);Nuclear Structure Research Group, RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science(RIKEN仁科加速器科学中心核结构研究组);ISIS Neutron and Muon Source, STFC Rutherford Appleton Laboratory(STFC卢瑟福阿普尔顿实验室ISIS中子和μ子源);Department of Physics, University of Tokyo(东京大学物理学系)
Spontaneous lattice distortion and crystal field effects in HoB4
Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences(捷克科学院物理研究所);Hochfeld-Magnetlabor Dresden (HLD-EMFL) and Würzburg-Dresden Cluster of Excellence ct.qmat, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf(德累斯顿强磁场实验室(HLD-EMFL)与维尔茨堡-德累斯顿卓越集群ct.qmat,亥姆霍兹德累斯顿-罗斯多夫中心);Department of Condensed Matter Physics, Charles University(查理大学凝聚态物理系);Department of Quantum Matter, AdSE, Hiroshima University(广岛大学量子物质研究中心(AdSE));Department of Physics, University of Warwick(华威大学物理系);National Physical Laboratory(英国国家物理实验室);Institut fur Festkörper- und Materialphysik, TU Dresden(德累斯顿工业大学固体与材料物理研究所)