重费米子体系URu2Si2与CeOs2Al10的点接触谱研究

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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构,源于体系中f电子和巡游电子的杂化能隙。当温度降至隐藏序相变温度以下,由于隐藏序导致载流子浓度和散射的降低,杂化能隙的零偏压峰劈裂成为对称的双峰结构,低温时的电导曲线呈现分别与杂化能隙和隐藏序能隙相关的两套结构。同时,不同接触点的谱图由于两套峰结构所占的权重不同,因而导致不同接触点的谱线形状有所不同。第四章主要是运用点接触谱技术对近藤半导体CeOs2Al10单晶进行测量。近藤半导体CeOs2Al10与CeRu2Al10在低温下都具有反常的反铁磁相变,其机理无法用局域的RKKY相互作用解释。低温下的点接触电导曲线显示谱图中含有两套能隙结构,其中一套是位于高偏压区的对称双峰结构,峰的位置随温度的变化满足BCS平均场理论,对应体系中的AFM相,且具有一定的各向异性;另一套位于低偏压区域的对称双峰在20K以下出现,源自于新出现的杂化能隙。点接触实验的结果说明CeOs2Al10的反铁磁相很可能起源于巡游的物理图像。
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