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北京凝聚态物理国家研究中心
EX9组供稿
第38期
2021年05月11日
Ce膜中的轨道选择Mott物理

  单质金属Ce中的γ-α相变伴随着4f电子的局域-巡游转变,其机理长期以来一直存在争议:一种图像认为相变源于4f电子自身的Mott转变,另一种则归因为4f电子与spd电子间Kondo杂化强度的变化。由于Ce元素化学活性很强,高质量的薄膜生长与谱学测量有很大的难度。

  最近,棋牌游戏赌场/北京凝聚态物理国家研究中心EX9组的杨义峰研究员与浙江大学的刘洋教授等合作者一起,通过对Ce膜电子结构的分析,清楚揭示出其中存在的轨道选择Mott物理。他们发现用分子束外延生长出的Ce膜在不同热退火处理下具有显著不同的电子结构。如图1所示,P1相中4f电子与导带之间存在很强杂化,在费米能附近形成平带,为典型的重费米子或Kondo晶格物理;而在P2相中,费米能附近能带呈现出与第一性原理计算符合的W型色散,完全来自4f轨道,表明4f轨道本身具有巡游性。结构上,P2相的层间距比P1相小3%,晶格压缩引起了4f带宽增加,导致4f电子的轨道选择退局域化,出现类似过渡金属化合物中的典型Mott物理。

  这一工作扩展了之前的相关研究,为理解单质金属Ce中4f电子的局域-巡游转变提供了重要的实验基础。论文发表于Nature Communications 12, 2520 (2021),得到了科技部、基金委、中科院的支持。

[1] Yi Wu, Yuan Fang, Peng Li, Zhiguang Xiao, Hao Zheng, Huiqiu Yuan, Chao Cao, Yi-feng Yang*, and Yang Liu*, Nat. Commun. 12, 2520 (2021).
https://www.nature.com/articles/s41467-021-22710-2

图1:不同Ce膜的电子结构比较,其中P1和P2相在费米能附近的色散分别表现出强烈的Kondo杂化特征和巡游4f准粒子的特征。