Here, we unveil evidence for a quantum phase-transition in CeCu_2Ge_2 which displays both an incommensurate spin-density wave (SDW) ground-state, and a strong renormalization of the quasiparticle effective masses (mu) due to the Kondo-effect. For all angles theta between an external magnetic field (H) and the crystallographic c-axis, the application of H leads to the suppression of the SDW-state through a 2^nd-order phase-transition at a theta-dependent critical-field H_p(theta) leading to the observation of small Fermi surfaces (FSs) in the paramagnetic (PM) state. For H || c-axis, these FSs are characterized by light mu's pointing also to the suppression of the Kondo-effect at H_p with surprisingly, no experimental evidence for quantum-criticality (QC). But as $H$ is rotated towards the a-axis, these mu's increase considerably becoming undetectable for θ> 56^0 between H and the c-axis. Around H_p^a~ 30 T the resistivity becomes proportional T which, coupled to the divergence of mu, indicates the existence of a field-induced QC-point at H_p^a(T=0 K). This observation, suggesting FS hot-spots associated with the SDW nesting-vector, is at odds with current QC scenarios for which the continuous suppression of all relevant energy scales at H_p(theta,T) should lead to a line of quantum-critical points in the H-theta plane. Finally, we show that the complexity of its magnetic phase-diagram(s) makes CeCu_2Ge_2 an ideal system to explore field-induced quantum tricritical and QC end-points.
Magnetism trends in doped Ce-Cu intermetallics in the vicinity of quantum criticality: realistic Kondo lattice models based on dynamical mean-field theory
本文用实际电子结构计算和动力学平均场论(DMFT)相结合的方法,描述了典型重费米子化合物CeCu中Au掺杂的$_6$的量子临界点(QCP),并计算了Ce的定域$4f$ -电子.比较了Ce(Cu $_{1-ε}$ Au $_ε$)$_6$与Co掺杂CeCu $_{5}$的磁性趋势,后者位于最早的稀土永磁化合物之一Ce(Co,Cu)$_5$的组成空间的非铁磁性一侧.构造了一个真实的Doniach相图,表明该体系在Ce(Cu $_{1-x}$ Co $_x$)$_5$的$0.2<x<0.4$中跨越了近藤晶格中的一个磁量子临界点.比较了Au掺杂CeCu $_6$和Co掺杂CeCu $_5$,发现后者在QCP附近的扫描区完全覆盖了前者。这些趋势的散装稀土永磁体的矫顽力的影响进行了讨论。
Signature of quantum criticality in photoemission spectroscopy at elevated temperature
重费米子(HF)化合物的量子相变(QPT)可能破坏费米液体基态。然而,这种崩溃的条件仍然不清楚。我们首次报道了在高温下用紫外光电子能谱直接研究了重准粒子在CeCu $_{6-x}$ Au $_x$正则体系中的形成和击穿过程,而没有考虑晶格相干性的复杂性.令人惊讶的是,单离子近藤能级$T_K$在量子临界金浓度$x_c=0.1$附近表现出突变。我们从理论上表明,这一步预计从一个高度非线性重整化的本地自旋耦合在每个Ce网站,诱导相邻网站上的自旋波动。它提供了一个通用的高温指标HF准粒子击穿在QPT。
High-temperature signatures of quantum criticality in heavy fermion systems
提出了一个区分磁量子相变重费米子系统中Hertz-Millis(HM)和局域量子临界(LQC)机制的新判据。该标准是基于我们的发现,近藤离子的自旋屏蔽可以完全抑制由RKKY耦合到周围的磁性离子,即使没有磁有序,因此,这种抑制的签名可以观察到在光谱测量磁有序温度以上。我们应用该标准的CeCu $_{6-x}$ Au $_{x}$的高分辨率光电子能谱(UPS)测量,并得出结论,在这个系统中的QPT是由LQC方案为主。
The thermopower as a signature of quantum criticality in heavy fermions
我们提出了一系列的论据表明,塞贝克系数可以作为一个决定性的实验来表征的性质的量子临界点(QCP)在重费米子化合物。作为反应几乎完全的离域熵载流子的存在下,塞贝克系数显示出剧烈的崩溃在近藤击穿QCP,作为重建的费米面发生。相反,在自旋密度波(SDW)QCP周围,塞贝克系数是广泛对称的。我们讨论了在QCP的符号变化的可能性,$| S / T | $的特性变化与温度和外部参数,以及塞贝克系数的能力,以区分本地化和巡回反铁磁性(AF)。对四种非常规化合物:YbRh $_2$ Si $_2$,Ce(Mn)In $_5$,CeCu $_{6-x}$ Au $_x$和URu $_2$ Si $_2$给出了实验建议。
Magnetic and superconducting properties on S-type single-crystal CeCu$_2$Si$_2$ probed by $^{63}$Cu nuclear magnetic resonance and nuclear quadrupole resonance
我们进行了$^{63}$ Cu核磁共振/核四极共振测量,以研究CeCu $_2$ Si $_2$的“超导主导”($S$型)单晶的磁性和超导(SC)性质。虽然反铁磁(AFM)涨落的发展下降到1~K表明AFM临界性接近,但在0.8~K以下观察到Korringa行为,而在$T_{\rm c} \sim$ 0.6 K以上没有观察到磁异常。这些行为在$S$型CeCu $_2$ Si $_2$中是预期的。零场下的核自旋-晶格弛豫速率$1/T_1$的温度依赖性在130 mK以下与以前的多晶样品几乎相同,但在120 mK以下则向下偏离。事实上,SC态的$1/T_1$可以用双能隙$s_{\pm}$ -波模型来拟合,而不是用双能隙$s_{++}$ -波模型来拟合。在磁场下,在两个方向上的自旋磁化率明显降低到低于$T_{\rm c}$,表明形成了自旋单重态配对。自旋磁化率的剩余部分由$1/T_1T$计算的场致剩余态密度来理解,这归因于涡核的影响。在上临界场$H_{c2}$以上没有观察到磁异常,但观察到AFM涨落的发展,表明在强AFM涨落中实现了超导。
Locally critical quantum phase transitions in strongly correlated metals
当金属经历连续的量子相变时,在临界点附近出现非费米液体行为。标准的假设是,由量子临界性引起的所有低能自由度在空间上是扩展的,对应于序参量的长波长波动。然而,这一图景与最近在原型系统上进行的实验相矛盾:零温度磁跃迁下的重费米子金属。特别是CeCu $_{6-x}$ Au $_x$的中子散射揭示了原子长度尺度上的异常动力学,导致了关于量子临界状态下局部矩的命运的争论。在这里,我们报告我们的理论发现的局部临界量子相变的模型中的重费米子。临界点处的动力学与实验相符。我们还认为,局部临界是一种普遍相关的现象,强相关的金属,包括掺杂的莫特绝缘体。
Unveiling the role of competing fluctuations at an unconventional quantum critical point
量子临界点(QCP)被广泛认为是物质的各种集体量子相的来源。一个中心问题是如何序参量的相位附近的QCP相互作用,并确定驱动量子临界行为的临界动力学的基本特征。对于发生在相关电子系统中的量子临界行为,最有趣的建议之一是,这种行为可能是由序参量的局部(而不是长波长)临界波动引起的。局部临界性被认为会引起能量随温度变化($E/T$)的动态磁化率与量子临界点(QCP)附近的分数指数缩放。在这里,我们表明,$E/T$缩放确实观察到CeCu $_{6-x}$ Ag $_x$,但仔细检查,波动可以分为两个组成部分,这意味着多个序参量发挥了重要作用,在非常规的临界行为。此外,当对应于磁有序的相图的一面的波动被分离,他们被发现是三维的,并遵守预期的巡游反铁磁QCP附近的长波长波动的标度行为。
Time-resolved collapse and revival of the Kondo state near a quantum phase transition
多体物理学最成功的范例之一是准粒子的概念:强相互作用物质中的激发行为就像自由空间中的弱相互作用粒子。金属中的准粒子是非常坚固的物体。然而,当一个系统的基态在量子临界点(QCP)发生质变时,准粒子可能会分裂并让位于一种奇异的量子流体态。这种崩溃的性质是激烈的争论,因为涌现的量子流体在高温下控制着材料的性质,甚至可能与某些化合物中超导性的发生有关。在这里,我们跟踪CeCu $_{6-x}$ Au $_{x}$中的重费米子准粒子的动力学,并在多体计算的支持下,在时间分辨实验中监测它们向QCP的演化。太赫兹脉冲破坏了多体重费米子态。在延迟的相位相干太赫兹反射的发射下,重费米子状态恢复,相干时间比通常与相关金属相关的时间长100倍。准粒子的重量崩溃的QCP,但其形成温度保持不变-现象被认为是相互排斥的。在同一个实验中的共存要求我们对量子临界性的看法进行修正。
Decoupling of static and dynamic criticality in a driven Mott insulator
动力学驱动的相互作用量子多体系统有可能表现出违反平衡统计力学定律的性质。一个广泛研究的模型是脉冲驱动的反铁磁莫特绝缘体,这是预测实现奇异的瞬态现象,包括动态相变到热禁态和高度非热磁振子分布。然而,这种远离平衡的制度,其中传统的时间相关的金斯堡-朗道描述失败,是实验上具有挑战性的准备和探测,特别是在固态系统。在这里,我们使用时间分辨的二次谐波光学偏振和相干磁振子光谱的组合,询问$n$型光掺杂引起的超快磁序参量动力学的莫特绝缘体的$_2$ Sr $_4$。我们发现了一个不寻常的远离平衡的临界制度,其中的磁相关长度和弛豫时间的分歧解耦。这种违反传统的热临界行为产生的相互作用的光掺杂和非热磁振子人口诱导的退磁效果。我们的研究结果,体现在非平衡“相图”,提供了一个蓝图,工程量子物质的非平衡特性,具有潜在的应用太赫兹自旋电子技术。
Resolving Quantum Criticality in the Honeycomb Hubbard Model
Tsung-Dao Lee Institute, Key Laboratory of Artificial Structures and Quantum Control (Ministry of Education), School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University(上海交通大学李政道研究所、人工结构与量子控制教育部重点实验室、物理与天文学院);Hefei National Laboratory(合肥国家实验室)
Flat Bands and Enigma of Metamagnetic Quantum Critical Regime in Sr3Ru2O7
理解Sr 3Ru 2 O 7的场调谐变磁量子临界性的性质在凝聚态物理中提出了一个重大的挑战。从实验中得知,有序相内的熵形成峰值,并且出乎意料地高于外部,而磁阻率在有序相附近经历陡峭的跳跃。我们发现Sr 3Ru 2 O 7和重费米子金属之间具有挑战性的连接,表达超越微观细节的普遍物理学。我们的T-B相图的构建使我们能够解释的实验的主要特点,并明确地暗示了其非凡的低温热力学的费米子凝聚量子相变的解释,导致在有限的范围内的磁场B的平带的形成。我们发现,正是平带在QCP处产生熵峰和电阻率跳跃。
Generalizing Deconfined Criticality to 3D $N$-Flavor $\mathrm{SU}(2)$ Quantum Chromodynamics on the Fuzzy Sphere
Wake Forest University(维克森林大学);Perimeter Institute for Theoretical Physics(理论物理前沿研究所);University of Waterloo(滑铁卢大学);C. N. Yang Institute for Theoretical Physics, Stony Brook University(石溪大学陈省身理论物理研究所);Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems(马克斯·普朗克复杂系统物理研究所)
Universal Dynamic Scaling of 2D Quantum Ising Transition on the Fuzzy Sphere
Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems(马克斯·普朗克复杂系统物理研究所);School of Physics, Sun Yat-Sen University(中山大学物理学院);Guangdong Provincial Key Laboratory of Magnetoelectric Physics and Devices, Sun Yat-Sen University(中山大学广东省磁电物理与器件重点实验室)