Fizyka silnie skorelowanych elektronów na przykładzie międzymetalicznych związków ceru

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Fizyka silnie skorelowanych elektronów na przykładzie międzymetalicznych związków ceru"

Wanda Drozd
5 lat temu
Przeglądów:

1 Fizyka silnie skorelowanych elektronów na przykładzie międzymetalicznych związków ceru Rafał Kurleto ZFCS IF UJ Rafał Kurleto Sympozjum doktoranckie / 15

2 Współpraca dr hab. P. Starowicz - opieka naukowa P. Starowicz, J. Goraus, H. Schwab, M. Szlawska, F. Forster, A. Szytuła, I. Vobornik, D. Kaczorowski, F. Reinert - Ce 2 Co.8 Si 3.2 P. Starowicz, J. Goraus, Ł. Walczak, B. Penc, J. Adell, M. Szlawska, D. Kaczorowski, A. Szytuła - Ce 2 RhSi 3 Rafał Kurleto Sympozjum doktoranckie / 15

3 Plan Wprowadzenie Plan Wprowadzenie: efekt Kondo i ciężkie fermiony Metody eksperymentalne: 1 spektroskopia fotoelektronów Konkretne przykłady: 1 Ce 2Co.8Si Ce 2RhSi 3 Rafał Kurleto Sympozjum doktoranckie / 15

4 Efekt Kondo wzrost oporu ze spadkiem T w pozornie czystych metalach - domieszki magnetyczne (np. Fe w Au) wyjasnienie - Kondo rozpraszanie na spinowych stopniach swobody - logarytmiczny wkład do ρ: ρ ln( ε F T ) teoria - model Andersona: H = ε k c kσ c kσ+ε d d σd σ+un n +(V k c kσ dσ+hc) J. Kondo, PROG THEOR PHYS (1964) różne zachowanie układu w zależności od względnego położenia ε F i ε f (V K, J) konkurencja: rozpraszanie Kondo vs oddziaływanie RKKY (porządek mag.) Rafał Kurleto Sympozjum doktoranckie / 15

3 K, niemag. ciecz Fermiego, n f (,1) 4 zwykły metal: ε f > ε F, n f = Braz. J. Phys. vol.35 no.

5 Reżimy oddziaływania 1 metal magnetyczny (zlokalizowane momenty): ε f << ε F 2 sieć Kondo: Γ ε F, zredukowane momenty lub brak, pik Kondo przy ε F, T K 1 K 3 mieszana walencyjność (MV): ε f ε F, T 1 3 K, niemag. ciecz Fermiego, n f (,1) 4 zwykły metal: ε f > ε F, n f = Braz. J. Phys. vol.35 no.1 (215) D. Meyers et al., Nature Communications (214) Rafał Kurleto Sympozjum doktoranckie / 15

ARPES (Angle Resolved Photoelectron Spectroscopy) podstawa fizyczna - zjawisko fotoelektryczne (Millikan, Einstein) na podstawie zmierzonej energii kinetycznej wyznacza się energię wiązania: E kin =

6 ARPES (Angle Resolved Photoelectron Spectroscopy) podstawa fizyczna - zjawisko fotoelektryczne (Millikan, Einstein) na podstawie zmierzonej energii kinetycznej wyznacza się energię wiązania: E kin = ω φ E B pomiar liczby zliczeń w funkcji kątów (θ, ϕ) składowe ( k, k ) składowa równoległa do powierzchni próbki - zachowana (symetria translacyjna): k = 2mEkin sin θ składowa prostopadła, nie zachowana: 2m k = V + E kin cos 2 θ Rafał Kurleto Sympozjum doktoranckie / 15

Widmo ARPES dla związku Ce 2 CoSi 3 Powierzchnia Fermiego dla Cu (Friedrich Reinert and

7 pomiar przy θ = const struktura pasmowa wzdłuż określonej trajektorii w przestrzeni k. pełen zakres zmienności kątów (θ, ϕ), ustalona energia mapowanie powierzchni Femiego Widmo ARPES dla związku Ce 2 CoSi 3 Powierzchnia Fermiego dla Cu (Friedrich Reinert and Stefan Hüfner, New J. Phys. 7 (25) 97) Rafał Kurleto Sympozjum doktoranckie / 15

8 Związki Ce 2 Co.8 Si 3.2 i Ce 2 RhSi 3 Ce 2 Co.8 Si 3.2 dane krystalograficzne: P6/mmm, komórka el. typu AlB 2, a=8.11(11) Å, c=4.21(8) Å Ce 2 RhSi 3 izostrukturalny z Ce 2 Co.8 Si 3.2, a=8.224(12) Å, c=4.2261(8) Å Rafał Kurleto Sympozjum doktoranckie / 15

9 Związki Ce 2 Co.8 Si 3.2 i Ce 2 RhSi 3 Ce 2 Co.8 Si 3.2 Ce 2 RhSi 3 struktura: P6/mmm, komórka el. typu AlB 2, a=8.11(11) Å, c=4.21(8) Å magnetyzm: niewielka anizotropia, brak porządku, wysokie T: χ = χ P auli + χ W eiss, T<1 K: χ T n nielandauowska ciecz Fermiego c ciepło wł.: niskie T: T T.4, c T =2 mj mol 1 K 2 w.4 K niemagnetyczna sieć Kondo T K 5 K, opór el. - szerokie maksimum w ok. 8 K. izostrukturalny z Ce 2 Co.8 Si 3.2, a=8.224(12) Å, c=4.2261(8) Å antyferromagnetyk dla T<T N =4.5 K, znaczna anizotropia, T>T N paramagnetyk Weissa ciepło wł.: anomalia w T=T N, γ=58 mj mol 1 K 2 ciężkie fermiony magnetyczna sieć Kondo temperatura Kondo T K 9 K M. Szlawska, D. Kaczorowski, J. Phys. Condens.Matter 26, 164 (214). M. Szlawska, D. Kaczorowski, A. Ślebarski, L. Gulay, J. Stępień-Damm, Physical Review B 79, (29). M. Szlawska, Ph.D. Thesis, Wrocław 211. Rafał Kurleto Sympozjum doktoranckie / 15

10 Ce 2 Co.8 Si 3.2 i Ce 2 RhSi 3 - różne położenie na diagramie Doniacha Pomiędzy Ce 2 Co.8 Si 3.2 i Ce 2 RhSi 3 przewidywany jest kwantowy punkt krytyczny Temperature RKKY T RKKY ~ J 2 D(E f ) Magnetic Kondo T K Nonmagnetic Kondo T N J Exchange integral Rafał Kurleto Sympozjum doktoranckie / 15

11 Intensity [arb. units] Spektroskopia rezonansowa (b) Ce 2RhSi 3 1 f f 1 f 5/2 7/2 on resonance hν = 12 ev off resonance hν = 114 ev Binding Energy [ev] (a) on resonance hν = 12 ev Ce 2Co.8Si 3.2 f f 7/2 1 f 5/2 1 DOS [states/(ev unit cell)] DOS [states/(ev atom)] Obliczenia - DOS (a) Ce Total DOS Co s p d Si s p Ce 2CoSi 3 d f U=6eV s p d DOS DOS [states/(ev atom)] [states/(ev unit cell)] (b) Ce 2RhSi 3 U=6eV 4 Total DOS Ce -2 s d p f -4 Rh 4 s -4 p d -8 4 Si s p d Energy [ev] -2 Intensity [arb. units] off resonance hν = 114 ev Binding Energy [ev] P. Starowicz et al., Acta. Phys. Pol. A 126 (214) A Energy [ev] eksperyment: rezonans Ce 4d - 4f, synchrotron, MAX-lab, Lund obliczenia: FPLO, przybliżenie LSDA+U, U=6 ev, potencjał kor. wym. Perdewa - Wanga Rafał Kurleto Sympozjum doktoranckie / 15

Związek Ce 2 Co.8 Si 3.2 - struktura pasmowa P. Starowicz et al.

12 Związek Ce 2 Co.8 Si struktura pasmowa P. Starowicz et al., PRB 89, (214) Rafał Kurleto Sympozjum doktoranckie / 15

13 P. Starowicz et al., PRB 89, (214) Rafał Kurleto Sympozjum doktoranckie / 15

14 Anizotropia hybrydyzacji w Ce 2 Co.8 Si 3.2 H = ε k c kσ c kσ+ε d d σd σ+un n +(V k c kσ dσ+hc) P. Starowicz et al., PRB 89, (214) Rafał Kurleto Sympozjum doktoranckie / 15

15 Podsumowanie przedmiot badań - wybrane układy elektronów 4f wykazujące silne korelacje między elektronami: Ce 2 Co.8 Si 3.2, Ce 2 RhSi 3 zbadano funkcję spektralną omawianych związków wyniki: anizotropia hybrydyzacji w związku Ce 2 Co.8 Si 3.2 Rafał Kurleto Sympozjum doktoranckie / 15

Podobne dokumenty

Frustracja i współzawodnictwo oddziaływań magnetycznych w związkach międzymetalicznych ziem rzadkich. Ł. Gondek

Frustracja i współzawodnictwo oddziaływań magnetycznych w związkach międzymetalicznych ziem rzadkich Ł. Gondek Plan wystąpienia Cel badań Metodologia badań Badane materiały Wybrane wyniki Wnioski ogólne