镧系磷族材料的关联效应、磁性和拓扑性质研究

发布时间：2021-08-30 06:48

　　在强关联电子体系中,可以通过压力、磁场或者元素替换等手段调节电子相互作用的强度,从而诱导量子相变。另一方面,体系的能带结构能够通过自旋轨道耦合强度的改变发生拓扑性质的变化。尽管当前对能带拓扑性质的研究主要集中于可被单电子图像所描述的系统,但具有强电子关联效应的拓扑材料因其独特的性质,对量子计算等新技术领域的发展有重要意义,成为了拓扑材料领域新的热点。为了寻找理想的关联拓扑候选材料,我们研究了一系列镧系磷族化合物。这类材料属于高轨道角动量关联电子体系,因而具有丰富的基态和良好的自旋轨道耦合及电子关联强度可调控性。通过多种调控手段,并结合各类物性的测量,我们系统地表征了这些化合物中的磁性相变,能带拓扑性质以及相关的物理行为,研究了电子关联效应与自旋轨道耦合强度对能带拓扑性质及相关物性的影响。Ce2Sb/Bi为四方晶系的反铁磁重费米子材料,能带计算结果表明该类材料是潜在的关联拓扑材料。之前由于缺乏高质量的单晶样品,其各向异性研究以及磁场下的相图仍空缺。我们通过助熔剂方法合成了高质量单晶样品,从而确定了两个样品完整的温度-磁场相图表明,并表明两个材料在低温都存在磁场诱导的三临界点。同时我们通过... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：174 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１?Ｋｍｅｔｋｏ－Ｓｍｉｔｈ相图，在ｄ－和ｆ－电子化合物中电子局域化强度增加的广泛趋势［１Ｌ??

家们又在含有４ｆ电子的镧系和５ｆ电子的锏系材料中发现了近藤??效应，并且这类材料中的局域磁矩的局域特性相对较强。这使得普通稀磁合金里??面的单杂质近藤作用变成了所谓的近藤晶格相互作用，有利于科学家们研究本质??的近藤效应。此外这类体系还具有更加丰富的物理图像和非常规行为，变成了此??后研究的热点１３１。??ａ?ｂ?Ｃ?＇??脅?１０＾（０??Ｔ－?＼??ｎ??？?７６?５－?／??■＞６．４??１?？?＇?１??１２?３?４?５??Ｔ（Ｋ）??图１．２?〇〇（ｂ）近藤单杂质模型在降温过程中形成的近藤单子过程％近藤效应描述了含有??独立磁性杂质的金属在冷却后弹性散射截面的增加。它起源于部分填充ｄ或ｆ壳层的局??域电子和导带电子之间涉及自旋翻转的自旋交换散射作用，其中导带电子和局域电子（ｄ??或的总自旋数目守恒。（ｃ）含有少量Ｆｅ杂质的Ａｕ合金的电阻率－温度曲线Ｉ＇??３??

浙江大学博士学位论文?绪论??２００?ｍＪ／ｍｏｌＫ２以上。最后对于磁化率，我们知道普通金属的磁化率温度曲线都??遵从居里－外斯定律，即）（？ｉ／（ｔ?＋?ｇ），其中ｅ为居里温度。对于大部分重费米子??材料，虽然其高温磁化率行为也遵从经典的居里－外斯定律，但是到低温就会偏??离１／Ｔ的依赖关系，表现为一个与温度无关的常量，而其大小也和近藤温度有直??接关系［１＿３］。??（ａ）?（ｂ）〇Ａ?；?ｉ?，??」?！?＞??＾ｃｏｈ?丁??Ｃｖ??（ｃ）ｒ?｜?Ｌｉｎｅａｒ?（ｄ）?＾?＞??／？ｌｎ２ｉ?Ｓ?Ｈｅａｔ?ｉ?Ｖ?＇??Ｉｋ?Ｉｋ?ＰａｉＸ；?Ｙ?＾?１／Ｔ??！?＼?＼?ＣｕｉＳ??Ｔｋ?Ｔ?Ｔｋ?Ｔ??图１．３重费米子体系形成的近藤晶格结构和一些基础物性随温度的依赖关系【１－３１。（ａ）近??藤晶格里近藤相互作用。根据ＢｋＫｈ定理，近藤晶格散射的基态可以看作是近藤单杂质??的Ｂｌｏｃｈ叠加。这意味着远低于近藤温度时，不同的散射波相互叠加，具有晶格的周期??性。（ｂ）电阻率隨温度的依赖关系，可以看到电阻率的高温贡献来自于声子相互作用，随??着温度的降低而下降。但是在低温下，局域磁矩和传导电子形成了近藤耦合，导致散射??增加所以电阻也随着增加。最后在极低温当足够多的局域磁矩和巡游电子形成了相干叠??加态，散射减小，体系的基态回归到费米液体行为，此时电阻随温度的依赖也符合温度??平方依赖关系。（ｃ）比热随温度的依赖关系以及（ｄ）磁化率随温度的依赖关系，可以看到??比热和磁化率在低温都呈现出电子关联效应导致的平台现象。??５??

【参考文献】：
期刊论文
[1]Topological nodal line semimetals[J]. 方辰,翁红明,戴希,方忠.  Chinese Physics B. 2016(11)



本文编号：3372286