Gapped itinerant spin excitations account for missing entropy in the hidden order state of URu$_2$Si$_2$
C. R. Wiebe, J. A. Janik, G. J. Macdougall, G. M. Luke, J. D. Garrett, H. D. Zhou, Y. -J. Jo, L. Balicas, Y. Qiu, J. R. D. Copley, Z. Yamani, W. J. L. Buyers
备注：
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One of the primary goals of modern condensed matter physics is to elucidate the nature of the ground state in various electronic systems. Many correlated electron materials, such as high temperature superconductors, geometrically frustrated oxides, and low-dimensional magnets are still the objects of fruitful study because of the unique properties which arise due to poorly understood many-body effects. Heavy fermion metals - materials which have high effective electron masses due to these effects - represent a class of materials with exotic properties, such as unusual magnetism, unconventional superconductivity, and "hidden order" parameters. The heavy fermion superconductor URu2Si2 has held the attention of physicists for the last two decades due to the presence of a "hidden order" phase below 17.5 K. Neutron scattering measurements indicate that the ordered moment is 0.03 $μ_{B}$, much too small to account for the large heat capacity anomaly at 17.5 K. We present recent neutron scattering experiments which unveil a new piece of this puzzle - the spin excitation spectrum above 17.5 K exhibits well-correlated, itinerant-like spin excitations up to at least 10 meV emanating from incommensurate wavevectors. The gapping of these excitations corresponds to a large entropy release and explains the reduction in the electronic specific heat through the transition.
Exceptional Ising Magnetic Behavior of Itinerant Spin-polarized Carriers in URu2Si2
电子结构计算的基础上，我们表明，铀5 $f$磁矩在URu $_2$ Si $_2$表现出独特的伊辛行为，令人惊讶的是，来自巡回电子状态。分析了这种反常Ising行为的起因，认为是由于URu $_2$ Si $_2$具有特殊的近费米边嵌套电子结构，且具有较强的自旋-轨道相互作用.伊辛各向异性的理论适用于解释隐藏的顺序相在URu $_2$ Si $_2$相关的影响。
Itinerant magnetic multipole moments of rank five, triakontadipoles, as the hidden order in URu$_{2}$Si$_{2}$
用密度泛函理论的局域密度近似加上局域交换项的LDA+ $U$方法计算了URu $_{2}$ Si $_{2}$的对称破缺基态.的解决方案进行了分析，在一个多极张量展开的巡回密度矩阵，并被发现是一个非平凡的磁多极。分析和进一步计算表明，对于大多数磁性锕系元素，这种多极子在存在大的有效自旋轨道耦合时，以时间反转破缺的方式自然进入，并与磁矩共存
Induced-Moment Weak Antiferromagnetism and Orbital Order on the Itinerant-Localized Duality Model with Nested Fermi Surface: A Possible Origin of Exotic Magnetism in URu${}_{2}$Si$_{2}$
本文在考虑了巡游费米子和自旋自由度“定域”分量的对偶模型基础上，讨论了URu ${}_{2}$ Si ${}_{2}$的弱反铁磁性。采用单重态-单重态晶场方案，结合巡游费米子部分费米面的嵌套性质，在诱导矩机制框架下分析了该问题。结果表明，${\cal O}$的极小有序矩$m$（$10^{-2}$ $\times$ $μ_{B}$）与相变温度下的大比热跃变$T_{N}$是相容的.在外部磁场的存在下进行的分析表明，在极限T \to 0和T_{N} $的$m$的场依赖性不缩放，除了非常接近临界场B，这与Mentink最近的观察是一致的。反铁磁序引起f电子的反铁磁轨道序。
Cyclotron Resonance in the Hidden-Order Phase of URu2Si2
我们首次在超洁净URu $_2$ Si $_2$晶体中观测到了隐阶相的回旋共振，从而可以完全确定主费米面片的角度依赖的电子质量结构。我们发现了一个异常分裂的最尖锐的共振线下的面内磁场旋转。这是最自然的解释，域的形成，打破了四重旋转对称的基础tetraxite晶格。结果表明，在[110]方向上出现了具有热点的面内质量各向异性，这可以解释最近报道的各向异性面内磁化率。这与“非”费米液态是一致的，其中巡回电子具有单向相关性。
Thermodynamic Measurement of Angular Anisotropy at the Hidden Order Transition of URu$_2$Si$_2$
重费米子化合物URu $_2$ Si $_2$由于其在17.5K以下形成的未知的隐藏有序而继续吸引着人们的极大兴趣。自旋涨落和低温准粒子的独特的伊辛性质是公认的。我们提出了详细的测量的角度各向异性的非线性磁化，揭示了$\cos^4 θ$伊辛各向异性在和以上的顺序过渡。利用Landau理论，我们证明了这隐含着巡游隐序参量的强Ising特征.
为了研究重费米子化合物URu $_2$ Si $_2$在17.5 K以下的隐序性质，确定哪些对称性在隐序跃迁以下被破坏是最重要的步骤之一.最近的几个电子结构实验表明，隐序相的费米面与反铁磁巡游电子图象框架下的能带结构计算结果十分接近。这提供了强有力的证据，带折叠沿c-轴与$(0\,0\,1)$，对应于破缺的平移对称性的排序矢量。除此之外，有越来越多的证据四重旋转对称性破缺的隐藏的顺序相从测量的面内磁各向异性和有效质量各向异性的电子结构，以及斜方晶格畸变。这个破缺的四重对称给出了一个严格的约束，即隐序参量的对称性应该属于退化的$E$型不可约表示。我们还讨论了一种可能性，时间反演对称性也被打破，这进一步缩小了序参量的特点隐藏的顺序。
Neutron Scattering Study of URu$_{2-x}$Re$_x$Si$_2$ with $x$ = 0.10: Driving Order towards Quantum Criticality
我们报道了URu $_{2-x}$ Re $_x$ Si $_2$（其中$x$ = 0.10）的隐序态的非弹性中子散射测量。我们观察到，朝向由Re掺杂的负化学压力引起的铁磁量子临界点，带隙的无公度波动是鲁棒的，并且在强度上与母体材料相当。当Re掺杂使系统向量子临界点移动时，与隐藏顺序相关的相称的自旋波动减弱，显示缩短的寿命并减慢。在量子临界点的中途，隐藏的有序相幸存下来，尽管被削弱了，与其被静水压力和Rh掺杂的正化学压力破坏相反。
Collinear antiferromagnetic order in URu$_2$Si$_{2-x}$P$_x$ revealed by neutron diffraction
URu $_2$ Si $_2$中的隐藏有序相对电子掺杂高度敏感。对硅磷取代的特殊兴趣是由于这样的事实，即它可以部分地将调整化学势的影响与相关的$f$和$d$电子态的复杂性隔离开来。我们研究了在$x\gtrsim0.27$的URu $_2$ Si $_{2-x}$ P $_x$中诱导的新的反铁磁相。单晶的飞行时间中子衍射（$x=0.28$）揭示了具有局域磁矩的$c$轴共线$\mathbf{q}_\mathrm{m}=(\frac12,\frac12,\frac12)$磁结构（$\approx2.1\,μ_\mathrm{B}$）。这指出了（Si，P）和（Ru，Rh）取代系列之间意想不到的相似性。通过与其他调谐研究的URu $_2$ Si $_2$的进一步比较，我们能够描绘的机制，其中硅到磷取代影响系统。特别是，无论是本地化的巡回5 $f$电子，以及选择的$\mathbf{q}_m$似乎是在化学势的增加的后果。此外，增强的交换相互作用是由化学压力引起的，并导致磁序，其中层间间距的增加可能起着特殊的作用。
Electronic structure theory of the hidden order material URu$_2$Si$_2$
我们报告了对URu $_2$ Si $_2$的顺磁（PM）、大矩反铁磁（LMAF）和隐藏有序（HO）相的全面电子结构研究。我们进行了相对论全势计算的基础上的密度泛函理论（DFT），采用不同的交换相关泛函处理电子关联内的开放$5f$壳层的铀。具体而言，我们调查-通过计算和低温实验性能之间的比较-是否$5f$电子在URu $_2$ Si $_2$本地化或离域。我们还进行了动力学平均场论计算（LDA+DMFT），研究了100 K及以上准粒子态的温度演化，揭示了随着温度的降低，准粒子能隙在化学势处逐渐打开.计算的性能与已知的实验数据的详细比较表明，LSDA和GGA的方法，其中铀$5f$电子被视为巡回，提供了一个很好的解释PM和LMAF阶段的可用低温实验数据。此外，我们表明，由于特定的材料的费米表面不稳定性的一个大的，但部分，费米表面缺口高达750 K时发生反铁磁对称性破缺。HO相的发生解释通过动力学对称性破缺诱导的长寿命的反铁磁自旋涨落的模式。该动力学对称性破缺模型解释了为什么HO相的费米面能隙与LMAF相的费米面能隙相似但小于LMAF相的费米面能隙，以及为什么HO相和LMAF相具有相同的费米面却具有不同的序参量.合适的推导出的HO的序参量被建议为费米表面间隙或动态自旋-自旋关联函数。
Incommensurate Magnetic Ordering from One-Dimensional Correlated Topological Bulk States
用唯象模型计算了几种Ce基和U基f-电子巡游化合物的无公度有序波矢（CePtSn，CePdSn，CeNiSn，CeRhIn $_5$，URu $_2$ Si $_2$，CeNiAsO，CeCu $_{(6-x)}$ Au $_x$，UNi $_2$ Al $_3$，CeCuSn）以及在BSSCO、Rb $_2$、ZnBr $_4$、MnSi和原型IC系统铬金属中。这个模型是合理的多体拓扑一维（1-D）狄拉克哈密顿量后，质心变换的手征动量集定义的局部扩展的晶体布拉格平面。讨论了该模型的波动驱动的长程体态的出现的影响。
Electronic structure, spin excitations, and orbital ordering in a three-orbital model for iron pnictides
提出了一个包含d_{xz}，d_{yz}和d_{xy} Fe 3d轨道的三轨道巡游电子模型，用于理解铁磷属元素化物的（π，0）有序磁性和磁激发.结果表明，该模型在半填充产生一个缺口（π，0）磁状态具有高度的鲁棒性和稳定性，并同时再现几个实验观察到的功能，如电子结构，自旋激发，以及铁轨道之间的顺序d_{xz}和d_{yz}轨道。
Magnetic configurations and excitations in high-$T_{c}$ multilayer nickelates
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics and Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所，凝聚态物理北京国家实验室）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所）；New Cornerstone Science Laboratory, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所，新基石科学实验室）
在这篇文章中，我提出了一个关于重费米子问题的个人观点，在实验指导下的唯象方法。这篇评论介绍了一套“历史”的作品，在过去的几十年里建立了主题的基础。一个详尽和系统的方法是特权。在第二章作了一般介绍之后，第三、四、五章分别讨论重费米子顺磁体、反铁磁体和铁磁体的性质。第6章和第7章专门讨论两种特定的化合物：URu $_2$ Si $_2$和UTe $_2$，前者的“隐藏有序”相是30多年来未解之谜，后者的多个超导相是近两年来发现的。使用一系列技术进行实验，从微观（中子散射，NMR等）热力学（比热，磁化强度等）和传输（电阻率等）综述了在低温、强磁场和高压等极端条件下的探针。他们表明，磁性在重费米子系统的量子临界特性中起着核心作用。强调的是给intersite的磁波动，提出作为重费米液体的驱动力，前体的量子磁临界结束在磁有序相。它们也被怀疑驱动一种非常规的超导机制，这种机制在压力或磁场下诱导的量子磁相变附近发展。重费米子化合物中的磁涨落和最终磁有序的出现发生在近整数价区，其中$f$电子具有双巡游定域特征。费米面和价的研究，这给互补的信息，这种二元性，也被认为是。
