Using the state-of-art dynamical mean-field theory combined with density functional theory method, we have performed systematic study on the temperature and pressure dependent electronic structure of ferromagnetic quantum critical material candidate CeRh$_6$Ge$_4$. At -3.9 GPa and -8.3 GPa, the Ce-4$f$ occupation variation, the local magnetic susceptibility, and the low-frequency electronic self-energy behaviors suggest the Ce-4$f$ electrons are in the localized state; whereas at 6.5 GPa and 13.1 GPa, these quantities indicate the Ce-4$f$ electrons are in the itinerant state. The characteristic temperatures associated with the coherent Kondo screening is gradually suppressed to 0 around 0.8 GPa upon releasing external pressure, indicative of a local quantum critical point. Interestingly, the momentum-resolved spectrum function shows that even at the localized state side, highly anisotropic $\mathbf{k}$-dependent hybridization between Ce-4$f$ and conduction electrons is still present along $Γ$-A, causing hybridization gap in between. The calculations predict 8 Fermi surface sheets at the local-moment side and 6 sheets at the Kondo coherent state. Finally, the self-energy at 0.8 GPa can be well fitted by marginal Fermi-liquid form, giving rise to a linearly temperature dependent resistivity.
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。
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。
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。
对CeRh_(1-x)Ir_xIn_5的压力研究表明,随x的变化,存在两个超导相,一个在x < 0.9时T_c >= 2K,另一个在T_c 0.9时T< 1.2 K for x >_c。高T_c相(相1)出现在反铁磁量子临界点附近,而低T_c相(相2)中的Cooper配对则是由一个尚未发现的磁态的涨落引起的。CeRh_1-xIr_xIn_5的T-x-P相图与CeCu_2(Si_1-xGe_x)_2的T-x-P相图在性质上相似,但有明显的不同。
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。
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。
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)
High-field metamagnetism in the antiferromagnet CeRh$_2$Si$_2$
本文研究了反铁磁体CeRh $_2$ Si $_2$在高达50特斯拉的脉冲磁场中的转矩、磁致伸缩和输运以及在高达13特斯拉的静磁场中的热膨胀。从这些测量中推导出CeRh $_2$ Si $_2$的磁场-温度相图,其中磁场沿易磁化轴$\mathbf{c}$施加。二级相变温度$T_{N}$和一级相变温度$T_{1,2}$(零场时分别为~36 K和26 K)随电场的增加而降低。场致反铁磁-顺磁边界线$H_c$在1.5 K时为26 T,从低温时的一阶变为高温时的二阶。磁场-温度相图被发现是由(至少)三个不同的反铁磁相。它们被一阶谱线$H_{1,2}$和$H_{2,3}$分开,前者对应于H=0时的$T_{1,2}$,后者在1.5 K时等于25.5 T。的最大值的$T^2$ -系数$A$的电阻率观察在发病的高场极化制度,这被解释为一个增强的有效质量的签名在场诱导的量子不稳定性。将CeRh $_2$ Si $_2$中$A$系数的磁场依赖性与其压力依赖性进行了比较,并与原型重费米子系统CeRu $_2$ Si $_2$中$A$的场依赖性进行了比较。
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)
The influence of spin and charge fluctuations on the pressure dependence of the Neel temperature near a quantum phase transition in rare-earth intermetallic compounds
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)