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物理所等揭示Ce膜中存在的軌道選擇Mott物理

發布時間:2021/5/20 15:50:43編輯:Ma Liang
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單質金屬Ce中的γ-α相變伴隨著4f電子的局域-巡游轉變,其機理長期以來一直存在爭議:一種圖像認為相變源于4f電子自身的Mott轉變,另一種則歸因為4f電子與spd電子間Kondo雜化強度的變化。由于Ce元素化學活性較強,高質量的薄膜生長與譜學測量存在難度。
近期,中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心EX9組研究員楊義峰與浙江大學教授劉洋等合作,通過對Ce膜電子結構的分析,揭示出其中存在的軌道選擇Mott物理。研究發現,用分子束外延生長出的Ce膜在不同熱退火處理下具有顯著不同的電子結構。如圖所示,P1相中4f電子與導帶之間存在很強雜化,在費米能附近形成平帶,為典型的重費米子或Kondo晶格物理;在P2相中,費米能附近能帶呈現出與第一性原理計算符合的W型色散,完全來自4f軌道,表明4f軌道本身具有巡游性。結構上,P2相的層間距比P1相小3%,晶格壓縮引起了4f帶寬增加,導致4f電子的軌道選擇退局域化,出現類似過渡金屬化合物中的典型Mott物理。
該研究擴展了此前的相關研究,為理解單質金屬Ce中4f電子的局域-巡游轉變提供了重要的實驗基礎。相關研究成果發表在Nature Communications 12, 2520 (2021)上。研究工作獲得科學技術部、國家自然科學基金委、中科院的支持。

微信號:ayiwangapp17

(來源: 中國科學院科技產業網 )

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