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Ce基重费米子材料中4f电子特性研究

批准号:
12074436
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
孟建桥
依托单位:
学科分类:
强关联体系
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
孟建桥

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
重费米子是强关联电子体系中最典型的代表之一,自发现以来一直备受研究者们的关注。重费米子材料中局域的f电子与巡游的导带电子之间的杂化导致了各种的奇异量子序和量子相变。各种新奇量子现象的出现,一方面对几十年来一直在固体物理领域占据统治地位的两个成功的经典理论,朗道费米液体理论和BSC理论,提出了挑战;另一方面,这些新的物理现象为新的科学突破提供了契机。重费米子研究有两个重要研究方向:理解非常规超导电性和理解量子相变和量子临界密切。重费米子中f电子的局域或巡游性质与这两个研究方向都密切相关。本项目拟从以Ce-基为代表的重费米子的电子结构入手,利用高分辨率的角分辨光电子能谱和超快光谱技术,并结合理论,详细研究其重准粒子色散和费米面拓扑结构随温度/掺杂的演化,可望阐明重费米子f电子局域-巡游转变微观过程和物理机制,为理解重费米子物理及非常规超导提供关键性证据。
英文摘要
Heavy fermions are one of the most typical representatives of strongly correlated electronic systems and have been attracting much attention from researchers since their discovery. The hybridization between local f electrons and traveling band electrons in heavy fermion materials leads to various exotic quantum orders and quantum phase transitions. On the one hand, the emergence of various novel quantum phenomena challenges two successful classical theories, Landau Fermi liquid theory and BSC theory, which have dominated the field of solid physics for decades. On the other hand, these new physical phenomena provide opportunities for new scientific breakthroughs. There are two important research directions for the heavy Fermion: understanding unconventional superconductivity, and understanding quantum phase transition and quantum criticality. The local or itinerant properties of f electrons in heavy fermions are closely related to these two directions. This project intends to study the electronic structures of Ce-based heavy Fermions, using high-resolution angle-resolved photoemission spectroscopy and ultrafast spectroscopy. Combining with theory, study the temperature and doping evolution of the heavy quasiparticles and the fermion surface topological structure. It is expected to elucidate the microscopic processes and physical mechanisms of the local-itinerant transition of f electrons, and to provide key evidence for the understanding of heavy fermion physics and unconventional superconductivity.
重费米子是强关联电子体系中的典型代表,长期以来一直是研究的重点。作为最早发现的非常规超导体之一,重费米子材料的超导机理一直是一个关键的研究方向;此外,理解其量子相变和量子临界行为也是另一个重要课题。研究表明,强关联电子系统中的奇异物性通常出现在电子局域-巡游转变的临界区域。因此,深入理解重费米子中f电子的局域-巡游转变微观机制,成为这两个研究领域的核心问题。. 我们利用角分辨光电子能谱(ARPES)深入研究了多种重费米子材料的电子结构和f电子特性,揭示了重费米子体系中复杂的局域-巡游转变及其与磁性、超导等现象的关联。我们的主要研究成果包括:(1)系统研究了CemMnIn3m+2n家族化合物的共振谱,发现 4f 电子展现出局域和巡游的双重性,^1_5/2/^0 强度比可反映 4f 态杂化强度。(2)反铁磁重费米子CePd5Al2中的 4f 电子以局域为主,但低温下与传导电子杂化,费米面嵌套可能驱动了反铁磁序。(3)近藤绝缘体CeRu4Sn6 中 f 电子的局域-巡游转变温度远高于杂化带隙打开温度,低温下巡游 f 电子“再局域化”可能与磁有序形成有关。(4)可能的自旋三重态重费米子超导体CeRh2As2 中 4f 电子主要是局域的,但存在少量巡游电子。我们发现c-f 杂化各向异性显著,并观察到了可能与其超导相关的费米面嵌套。(5)反铁磁近藤晶格CeAuSb2中,低温下费米面附近打开窄杂化带隙,声子模式与近藤效应和磁序耦合。此外,还观察到可能的光诱导非热相变。(6)YbCu2Si2的表面和体 4f 电子杂化起始温度均高于 Kondo 温度,且表面有效 Kondo 温度远低于体 Kondo 温度。(7)反铁磁重费米子超导体UPd2Al3 中,在高于预期相干温度观察到巡游 U 5f 电子, 5f 电子谱权重随温度降低先增后减,Kondo 效应和 RKKY 相互作用竞争导致 5f 电子再局域化。. 这些研究深化了我们对重费米子材料中f电子行为的理解,为解释重费米子体系的奇异物性(如磁性、超导性等)提供了重要线索。
高温超导机理的光电子能谱和超快光谱研究
  • 批准号:
    92265101
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    73.00万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    孟建桥
  • 依托单位:
时间分辨及角分辨光电子能谱对重费米子超导体电子结构的研究
  • 批准号:
    11574402
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    73.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    孟建桥
  • 依托单位:
时间分辨角分辨光电子能谱对高温超导体Bi2(Sr2-xLax)CuO6+d电子结构的研究
  • 批准号:
    51502351
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    孟建桥
  • 依托单位:
国内基金
海外基金