通过测量de Haas-van Alphen效应,研究了CeRh $_{1-x}$ Co $_x$ In $_5$的费米面随Co浓度$x$的变化.通过测量量子振荡频率的角度依赖性,我们确定了一个费米面片与$f$电子字符经历了一个突变的拓扑结构作为$x$是不同的。令人惊讶的是,这种重建不会发生在量子临界浓度$x_c$,其中反铁磁性被抑制到T=0。相反,我们确定,这种突然的变化发生在远低于$x_c$,在浓度x ~ 0.4,长程磁序改变其性质和超导性出现。在所有浓度下,该片的回旋有效质量不会发散,这表明临界行为在费米表面的所有部分上并不相同。
英文摘要:
The evolution of the Fermi surface of CeRh$_{1-x}$Co$_x$In$_5$ was studied as a function of Co concentration $x$ via measurements of the de Haas-van Alphen effect. By measuring the angular dependence of quantum oscillation frequencies, we identify a Fermi surface sheet with $f$-electron character which undergoes an abrupt change in topology as $x$ is varied. Surprisingly, this reconstruction does not occur at the quantum critical concentration $x_c$, where antiferromagnetism is suppressed to T=0. Instead we establish that this sudden change occurs well below $x_c$, at the concentration x ~ 0.4 where long range magnetic order alters its character and superconductivity appears. Across all concentrations, the cyclotron effective mass of this sheet does not diverge, suggesting that critical behavior is not exhibited equally on all parts of the Fermi surface.
Localized 4f-electrons in the quantum critical heavy fermion ferromagnet CeRh$_6$Ge$_4$
铁磁量子临界点被预测为禁止在清洁巡回铁磁系统,但最近发现这样的现象在CeRh $_6$ Ge $_4$,居里温度可以连续抑制到零下,一个中等的静水压力。在这里,我们报告的量子振荡CeRh $_6$ Ge $_4$从测量使用的悬臂梁和隧道二极管振荡器的方法,在字段高达45 T的观察,清楚地表明,铁磁量子临界发生在一个干净的系统。为了映射CeRh $_6$ Ge $_4$的费米面,我们在环境压力下进行了角度依赖的量子振荡测量,并将结果与密度泛函理论计算结果进行了比较。结果是一致的Ce 4f电子保持本地化,并没有贡献的费米面,这表明,本地化的铁磁性是一个关键因素的发生在CeRh $_6$ Ge $_4$的铁磁量子临界点。
Drastic change of the Fermi surface across the metamagnetic transition in CeRh$_2$Si$_2$
我们报告了CeRh $_2$ Si $_2$的高场de Haas-van Alphen(dHvA)效应的测量结果,测量值分别低于和高于从反铁磁到极化顺磁状态的一阶26 T变磁性转变。在跃迁上方观察到的dHvA频率远高于下方观察到的频率,这意味着费米面尺寸发生了剧烈变化。以上的过渡和它们的角度依赖性的dHvA频率是在良好的协议与带结构计算LaRh $_2$ Si $_2$,这对应于CeRh $_2$ Si $_2$与本地化的$f$电子。考虑到在CeRh $_2$ Si $_2$中$f$电子在低场下也是局域化的,费米面重构是由于反铁磁性的抑制和晶体布里渊区的恢复,而不是$f$电子的离域。这个例子表明,在解释实验结果时,需要仔细考虑“小”和“大”费米表面的直观符号,这些符号通常分别用于局域和巡回$f$电子,并考虑到反铁磁状态下布里渊区的修改。
Quantum geometric magnetic monopole and two-phase superconductivity in CeRh$_2$As$_2$
Department of Physics, Kyoto University(京都大学物理系);RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS)(理化学研究所新兴物质科学中心);Department of Physics, Niigata University(新潟大学物理系);Institute for Research Administration, Niigata University(新潟大学研究管理研究所)
Unconventional and conventional quantum criticalities in CeRh$_{0.58}$Ir$_{0.42}$In$_5$
对出现为二级相变的物质状态的适当描述朝向零温度调谐,{\it,即}量子临界点(QCP),提出了基本的,仍然没有完全回答的问题。需要实验来检验基本结论,并指导理论模型的进一步完善。在这里,电荷和熵输运性质以及交流比热的重费米子化合物CeRh $_{0.58}$ Ir $_{0.42}$ In $_5$,作为压力的函数测量,揭示了两个定性不同的QCP在{\it单一}材料驱动的{\it单一}非对称性破缺的调谐参数。一个不连续的符号变化跳跃的热势表明一个非常规的QCP在$p_{c1}$伴随着一个突然的费米面重建,其次是一个传统的自旋密度波临界点在$p_{c2}$,费米面顺利演变为重费米液体状态。这些实验与一些理论预测,包括临界点的顺序和在其附近的热电势的温度依赖性是一致的。
Anisotropic c-f hybridization in the ferromagnetic quantum critical metal CeRh$_6$Ge$_4$
具有铁磁量子临界点的重费米子化合物引起了人们极大的兴趣。两个已知的案例,即,CeRh $_6$ Ge $_4$和YbNi $_4$ P $_2$的区别在于,4f矩沿着具有大链间距离的链存在,表现出强磁各向异性,这被认为对铁磁量子临界性至关重要。在这里,我们报告的角度分辨光电子能谱研究CeRh 6 Ge 4,在那里我们观察到尖锐的动量相关的4f带和清晰的费米能级附近的导带弯曲,表明相当大的导电和4f电子之间的杂交。提取的杂化强度在动量空间中具有各向异性,沿Ce链方向明显增强。杂化4f带持续到高温,其强度的演变显示出明显的带依赖性。我们的研究结果提供了光谱证据的各向异性杂化之间的传导和4f电子在CeRh $_6$ Ge $_4$,这可能是重要的理解铁磁量子临界的电子起源。
Indication of Ferromagnetic Quantum Critical Point in Kondo Lattice CeRh$_6$Ge$_4$
报道了近藤晶格铁磁体CeRh $_6$ Ge $_4$在压力下的电阻率测量结果,并提出了量子铁磁(FM)相变是容易实现的.在大多数干净的金属铁磁体中,通过将FM转变为不连续转变或反铁磁转变来避免零场处的量子临界点(QCP)。相反,在CeRh $_6$ Ge $_4$中,2.5 K的居里温度随着压力的增加而连续降低,没有任何明显的转变转变为一级的迹象。在量子FM相变附近观察到明显的非费米液体行为。实验数据与CeRh $_6$ Ge $_4$在零场显示FM QCP的图片不矛盾。能带结构计算表明CeRh $_6$ Ge $_4$在Ce基Kondo晶格中具有不寻常的电子态。CeRh $_6$ Ge $_4$值得进一步研究,并将成为理解FM QCP问题的关键材料。
The first-principles research on the role of surface in the heavy fermion compound CeRh$_2$Si$_2$
在重费米子材料中,许多奇异的强关联现象(近藤效应、磁序、超导性等)的特征能标都被研究了。在毫电子伏量级,这意味着重费米子材料是表面敏感的。在这里,我们研究的电子结构的Si和Ce终止表面的CeRh $_2$ Si $_2$的第一性原理方法。我们的研究揭示了表面效应对电子结构的三个显著影响,这与最近的角分辨光电子能谱(ARPES)实验是一致的。首先,表面晶体结构的弛豫改变了费米能级的相对位置,调整了能带的色散,增强了近藤共振。其次,Ce-4 $f$与表面层传导电子的杂化作用减弱,导致近藤共振峰减弱,自旋轨道带发生位移。表面Ce原子周围晶体电场的变化影响了近藤共振峰的分裂,同时也使表面4个$f$电子的Hubbard低带下移。此外,我们还发现了bulk的下Hubbard带的特征,这一点在以前的研究中被忽略了。我们的研究表明,这些表面效应是潜在的重要性,并强调在未来的强关联材料的性质的研究。
Suppression of ferromagnetism and influence of disorder in silicon-substituted CeRh6Ge4
本文报道了最近发现的量子临界铁磁体CeRh $_6$ Ge $_4$中的等电子化学取代的研究。在硅掺杂时,CeRh $_6$(Ge $_{1-x}$ Si $_x$)$_4$的铁磁有序温度被连续抑制,并且没有观察到超过$x_c$ $\approx$ 0.125的转变。观察到接近$x_c$的具有$C/T \propto$ log($T^*/T$)的非费米液体行为,表明存在强量子涨落,而在对母体化合物加压时观察到的$T$线性行为在电阻率中不存在,这似乎是由硅掺杂引起的无序的结果。我们的研究结果提供了证据的不寻常的铁磁量子临界CeRh $_6$ Ge $_4$中的无序所发挥的作用,并提供进一步的证据,了解这种行为的起源。
The Kondo effect in ferromagnetic quantum critical CeRh$_6$Ge$_4$
Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids(马克斯·普朗克固体化学物理研究所);Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY(德国电子同步辐射中心);Los Alamos National Laboratory(洛斯阿拉莫斯国家实验室);National Yang Ming Chiao Tung University(国立阳明交通大学);National Synchrotron Radiation Research Center(国家同步辐射研究中心);Technische Universität Braunschweig(布伦瑞克工业大学)
Comment on Zeeman-Driven Lifshitz Transition: A Model for the Experimentally Observed Fermi-Surface Reconstruction in YbRh2Si2 (A. Hackl and M. Vojta, Phys. Rev. Lett. 106, 137002 (2011))
Zeeman驱动的Lifshitz跃迁:实验观察到的YbRh_2Si_2费米面重构模型的评述Hackl和M. Vojta,Phys. Rev. Lett. 106,137002(2011)。