A fundamental problem posed from the study of correlated electron compounds, of which heavy-fermion systems are prototypes, is the need to understand the physics of states near a quantum critical point (QCP). At a QCP, magnetic order is suppressed continuously to zero temperature and unconventional superconductivity often appears. Here, we report pressure ($P$) -dependent $^{115}$In nuclear quadrupole resonance (NQR) measurements on heavy-fermion antiferromagnet CeRh$_{0.5}$Ir$_{0.5}$In$_5$. These experiments reveal an antiferromagnetic (AF) QCP at $P_{\rm c}^{\rm AF}$ = 1.2 GPa where a dome of superconductivity reaches a maximum transition temperature $T_{\rm c}$. Preceding $P_{\rm c}^{\rm AF}$, however, the NQR frequency $ν_{\rm Q}$ undergoes an abrupt increase at $P_{\rm c}^{\rm *}$ = 0.8 GPa in the zero-temperature limit, indicating a change from localized to itinerant character of cerium's $f$-electron and associated small-to-large change in the Fermi surface. At $P_{\rm c}^{\rm AF}$ where $T_{\rm c}$ is optimized, there is an unusually large fraction of gapless excitations well below $T_{\rm c}$ that implicates spin-singlet, odd-frequency pairing symmetry.
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。
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)
结果表明,重电子的巡游局域跃迁发生在近藤-海森堡晶格的磁有序相内。用连续时间量子蒙特卡罗方法结合动力学平均场论导出了相图和电子结构。在巡游局域化跃迁附近,费米面上出现了几乎平坦的带,准粒子重整化因子几乎为零。与此同时,出现了一个能量尺度很小的强局域磁涨落。考虑到反铁磁和铁磁海森堡相互作用,在CeRh $_{1-x}$ Co $_x$ In $_5$,CeRu $_2$(Si $_x$ Ge $_{1-x}$)$_2$,UGe $_2$和CeT $_2$ Al $_{10}$(T=Fe,Ru,Os)中观察到的丰富相图上实现了一致的理解。
La substitution studies on the heavy-fermion superconductor 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);Institute for Solid State and Materials Physics, Technische Universität Dresden(德累斯顿工业大学固相与材料物理研究所);Dresden High Magnetic Field Laboratory (HLD-EMFL) and Würzburg-Dresden Cluster of Excellence ctd.qmat, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf(德累斯顿强磁场实验室(HLD-EMFL)和维尔茨堡-德累斯顿卓越集群ctd.qmat,亥姆霍兹-德累斯顿-罗斯多夫中心)
Exotic 4f Correlated Electronic States of Ferromagnetic Kondo Lattice Compounds ReRh$_6$Ge$_4$ (Re=Ce, Ho, Er, Tm)
University of Science and Technology Beijing(北京科技大学);Beijing Computing Center Co. Ltd(北京计算中心有限公司);Beijing Normal University(北京师范大学);Institute of Materials, China Academy of Engineering Physics(中国工程物理研究院材料研究所)
Hyperfine Couplings as a Probe of Orbital Anisotropy in Heavy Fermion Materials
在重费米子材料中,核自旋和电子自旋之间的转移超精细相互作用依赖于$f$ -电子轨道与远核周围轨道之间的杂化。在CeMIn $_5$(M=Rh,Ir,Co)中,与两个铟位的超精细耦合以及Ce处的结晶电场都强烈依赖于过渡金属。我们测量了一系列CeRh $_{1-x}$ Ir $_x$ In $_5$晶体,发现超精细耦合反映了Ce 4 $f$基态波函数的轨道各向异性.这些发现提供了直接的证据,本地化的巡回过渡是占主导地位的杂交在该系统中的Ce-In平面。