重费米子体系URu 2 Si 2 与CeOs 2 Al 10 的点接触谱研究
发布时间：2021-11-25 00:00
强关联电子体系是当前凝聚态物理研究的重要方向之一,而重费米子材料是典型的强关联电子体系,其中f电子与传导电子之间的相互作用,形成了丰富的电子相图和物理性质,例如超导电性、非费米液体行为、量子临界行为等。点接触谱技术作为探测费米面附近电子态的重要实验手段之一,在重费米子体系的研究中发挥独特的作用,亟待深入的探索和理解。本文的主要内容是运用点接触谱技术测量两类重费米子材料URu2Si2和CeOs2Al10的能隙结构,具体如下:第一章为本文的绪论部分,本章简单介绍了重费米子体系,包括重费米子的基本性质,RKKY和近藤相互作用,量子临界和近藤半导体等。第二章为实验方法概述,系统介绍了点接触谱技术相关的基础知识、实验原理、实验仪器及其在不同体系中的应用。第三章主要是运用点接触谱实验技术对具有隐藏序的URu2Si2的测量。通过大量点接触谱的数据分析,我们认为URu2Si2的电导谱存在两套双峰结构:一套是位于7meV左右的对称双峰结构,这套双峰结构可能对应于杂化能隙;一套是位于+2meV和-3.5meV左右的非对称双峰结构,可能对应隐藏序能隙。在隐藏序转变温度之上,点接触电导曲线呈现零偏压电导峰的结...
【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】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．３?ＣｅＣｕ６相干性随Ｌａ掺杂量的变化［１３］??
和Ｋｉｔｔｅｌ在研究??４ｇ１１９核磁共振谱线增宽现象时提出传导电子的极化作用，即核自旋通过与传导??电子自旋之间的相互作用，使得核与核之间间接发生交换作用。这一理论由??Ｋａｓｕｙａ和Ｙａｓｉｄａ加以运用和发展形成了较为完善的理论［１６］。在重费米子体系中，??相邻ｆ电子形成的磁矩范围一般小于相邻磁性原子之间的距离，这使得ｆ电子之间??无法产生直接的相互作用，但是ｆ电子与传导电子的直接相互作用可以极化传导??电子，从而与其他ｆ电子产生间接的相互作用，相互作用图如图所示??ｙ??图１．４?ＲＫＫＹ相互作用的示意图??ＲＫＫＹ相互作用的哈密顿量如下所示??ｒｒ?９ｔｔ?２；２ｖ?Ｓｉ＇Ｓｊ＾，?、Ｓｉｎ（２／＾Ａ??＾ｒｋｋｙ?＝?￣—?［２ｋＦ?ｃｏｓ（２／ｃＦｒ￡ｙｊ???］??＝－Ｙ?Ｋｒ＾Ｓｊ－Ｓｉ??其中为两个ｆ电子之间的距离，／ＣＦ为体系的费米波矢，＼为传导电子的浓度。??公式中的表示的是电子间的相互作用强度，随ｒｉ７？的变化呈现周期振荡，大小??随着ｒ＾＿衰减，而丨（ｒｉ；）的正负则表示体系在零温条件下的磁结构。ＲＫＫＹ相互作用??的特征温度为：??Ｔｒｋｋｙ？ｌ２Ｐ??对于重费米子体系中近藤效应与ＲＫＫＹ相互作用之间的竞争，Ｄｏｎｉａｃｈ进行??了深入的研究，图１．５为Ｄｏｎｉａｃｈ相图［１７］。从图中可以较为直观的看到近藤效应与??ＲＫＫＹ相互作用之间的竞争关系。图中红色和蓝色的虚线分别表示ＲＫＫＹ相互作??用和近藤效应的特征温度随相互作用强度Ｊ的变化。当Ｊ值比较小的时候，体系中??ＲＫＫＹ相互作用处于主导地位，体系呈现长程磁有序的基态；当Ｊ值比较大的时??６??
?Ｋ?」??图?１．５?Ｄｏｎｉａｃｈ相图［１７】??在重费米子化合物中，由于能量标度比较小，相互作用强度ｊ可以通过与温??度无关的外界人为手段进行调控使体系在临界点附近发生连续的相变，而这种由??量子涨落引起的相变称为量子相变，而这个临界点被称为量子临界点（ＱＣＰ）。??１．３量子临界点??量子临界性描述了物质在零温度下经历二阶相变的集体涨落。对于这种量子??临界行为，不同的科学提出了不同的理论来解释，例如局域量子相变理论、二流??体理论『１８］、价电子涨落理论［１９］等。图１．６显示的是理论上给出的两种反铁磁量子??临界的相图。图（ａ）为局域型量子临界点，图（ｂ）为自旋密度波（ＳＤＷ）量子临界点，??红色的虚线ｆ代表的是小费米面与大费米面的分界，是量子临界的标度。在：＾左??侧的区域，体系的ｆ电子处于局域状态对费米面没有贡献；在ｆ右侧的区域，ｆ电??＾ｖｍ＼＼＼?）ｍｍ＼?Ｑｒ??卞警／／／＃’／／?／Ｋ??＇?＾??ｐｌｉｉｌｉｉｉｍｌ?Ｉ?／?／??Ｓｍａｌｌ?ｆｅｎｎｉ?ｓｗｆａｃｄ?ｑｑｊ?Ｌａｒｇｅ?Ｆｅｒｍｉ?ｓｕｒｔａｃｅ?＾?〇〇＞?彡??图１．６理论上给出的两种量子临界点（ａ）为局域型量子临界点（ｂ）为ＳＤＷ型量子临界点??７??
本文编号：3517009
【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】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．３?ＣｅＣｕ６相干性随Ｌａ掺杂量的变化［１３］??
和Ｋｉｔｔｅｌ在研究??４ｇ１１９核磁共振谱线增宽现象时提出传导电子的极化作用，即核自旋通过与传导??电子自旋之间的相互作用，使得核与核之间间接发生交换作用。这一理论由??Ｋａｓｕｙａ和Ｙａｓｉｄａ加以运用和发展形成了较为完善的理论［１６］。在重费米子体系中，??相邻ｆ电子形成的磁矩范围一般小于相邻磁性原子之间的距离，这使得ｆ电子之间??无法产生直接的相互作用，但是ｆ电子与传导电子的直接相互作用可以极化传导??电子，从而与其他ｆ电子产生间接的相互作用，相互作用图如图所示??ｙ??图１．４?ＲＫＫＹ相互作用的示意图??ＲＫＫＹ相互作用的哈密顿量如下所示??ｒｒ?９ｔｔ?２；２ｖ?Ｓｉ＇Ｓｊ＾，?、Ｓｉｎ（２／＾Ａ??＾ｒｋｋｙ?＝?￣—?［２ｋＦ?ｃｏｓ（２／ｃＦｒ￡ｙｊ???］??＝－Ｙ?Ｋｒ＾Ｓｊ－Ｓｉ??其中为两个ｆ电子之间的距离，／ＣＦ为体系的费米波矢，＼为传导电子的浓度。??公式中的表示的是电子间的相互作用强度，随ｒｉ７？的变化呈现周期振荡，大小??随着ｒ＾＿衰减，而丨（ｒｉ；）的正负则表示体系在零温条件下的磁结构。ＲＫＫＹ相互作用??的特征温度为：??Ｔｒｋｋｙ？ｌ２Ｐ??对于重费米子体系中近藤效应与ＲＫＫＹ相互作用之间的竞争，Ｄｏｎｉａｃｈ进行??了深入的研究，图１．５为Ｄｏｎｉａｃｈ相图［１７］。从图中可以较为直观的看到近藤效应与??ＲＫＫＹ相互作用之间的竞争关系。图中红色和蓝色的虚线分别表示ＲＫＫＹ相互作??用和近藤效应的特征温度随相互作用强度Ｊ的变化。当Ｊ值比较小的时候，体系中??ＲＫＫＹ相互作用处于主导地位，体系呈现长程磁有序的基态；当Ｊ值比较大的时??６??
?Ｋ?」??图?１．５?Ｄｏｎｉａｃｈ相图［１７】??在重费米子化合物中，由于能量标度比较小，相互作用强度ｊ可以通过与温??度无关的外界人为手段进行调控使体系在临界点附近发生连续的相变，而这种由??量子涨落引起的相变称为量子相变，而这个临界点被称为量子临界点（ＱＣＰ）。??１．３量子临界点??量子临界性描述了物质在零温度下经历二阶相变的集体涨落。对于这种量子??临界行为，不同的科学提出了不同的理论来解释，例如局域量子相变理论、二流??体理论『１８］、价电子涨落理论［１９］等。图１．６显示的是理论上给出的两种反铁磁量子??临界的相图。图（ａ）为局域型量子临界点，图（ｂ）为自旋密度波（ＳＤＷ）量子临界点，??红色的虚线ｆ代表的是小费米面与大费米面的分界，是量子临界的标度。在：＾左??侧的区域，体系的ｆ电子处于局域状态对费米面没有贡献；在ｆ右侧的区域，ｆ电??＾ｖｍ＼＼＼?）ｍｍ＼?Ｑｒ??卞警／／／＃’／／?／Ｋ??＇?＾??ｐｌｉｉｌｉｉｉｍｌ?Ｉ?／?／??Ｓｍａｌｌ?ｆｅｎｎｉ?ｓｗｆａｃｄ?ｑｑｊ?Ｌａｒｇｅ?Ｆｅｒｍｉ?ｓｕｒｔａｃｅ?＾?〇〇＞?彡??图１．６理论上给出的两种量子临界点（ａ）为局域型量子临界点（ｂ）为ＳＤＷ型量子临界点??７??
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