? 浙江大學在低載流子濃度近藤晶體研究中取得新進展 甘肃快3走势图200期|甘肃快3 200期走势图
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浙江大學在低載流子濃度近藤晶體研究中取得新進展
 發布時間:2019-11-18  大?。骸?A class="fontzoom" href="javascript:doZoom(20)">大

近藤晶體(Kondo Lattice)是一類含有4f或者5f電子的強關聯電子體系,一直以來都被認為是研究局域-巡游轉變、量子臨界等奇異量子現象的典型晶格體系。在高溫下,f電子與導帶電子雜化很弱,通??梢哉J為是完全局域的;在低溫下,4f或者5f電子可以與導帶電子雜化,從而變得部分巡游,同時產生一系列奇特的物理現象,比如重電子行為、非費米液體、量子臨界、非常規超導等?,F在已研究的絕大部分近藤晶體都具有很強的金屬性(即載流子濃度很大),其中的磁性相互作用,多體近藤屏蔽和價態漲落已經理解得非常深入。當體系的載流子濃度減小很多,特別是接近半金屬極限時,這些相互作用的競爭將可能被極大地改變,從而產生奇特的物理現象,比如遲滯的量子臨界點,脆弱的近藤相干態等。與此同時,低載流子濃度近藤晶體也是研究關聯拓撲電子態的重要體系,然而現在還缺乏系統性的研究,比如理論上預言這種體系中可能存在關聯的外爾費米子激發,莫比烏斯(Mobious)表面態等。

浙江大學物理系/關聯物質中心的劉洋課題組在合肥光源ARPES線站對經典的低載流子濃度近藤晶體CeBi進行了電子結構研究。這些單晶由浙江大學的袁輝球老師課題組提供,他們通過flux方法生長出來一系列的高質量單晶REBi,并且進行了系統的宏觀物性測量。浙江大學團隊通過高分辨ARPES測量發現體系的費米面在低溫下明顯變大,而且這個變大的電子口袋來自于Ce5d電子(見圖二)。與此同時,他們還通過共振ARPES的方法發現隨著溫度的降低,4f電子的譜權重會有明顯的降低,而導帶電子權重卻明顯上升。這表明觀察到的費米面變化來自于相鄰Ce原子的4f電子與5d電子的雜化,也即Ce的微弱的變價行為(~1%)。這種微弱的變價行為在一般的近藤晶體中無法觀察到,因為多體的近藤效應會起主導作用(這時微弱的變價行為通??梢院雎裕?。

圖一:文章的第一作者李鵬(左)、第二作者吳中正(右)和通訊作者之一劉洋(中)

圖二:(a). CeBi在兩個特征溫度下的費米面及相應的動量分布曲線。(b).能量動量色散關系。右邊為電子口袋在動量空間的半徑與溫度的關系。(c).低載流子近藤晶體中的微弱變價行為和產生的4f和導帶電子的雜化。

這個成果表明,在低載流子濃度近藤晶體中,價態漲落將會對費米面有很大影響。這個結果也為理解載流子濃度對近藤晶體的影響提供了重要的實驗線索。文章的第一作者是劉洋課題組的研究生李鵬,其他合作者包括浙大關聯物質中心的Frank Steglich教授,以及來自瑞士保羅謝爾研究所、美國阿貢國家實驗室等的研究人員。相關成果發表在近期Phys. Rev. B雜志上。(全文鏈接為https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.100.155110

以上研究工作得到了科技部重點研發項目,自然科學基金,中組部青年千人計劃等項目的資助。

 

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