Л.А. МАНАКОВА , Т.В. СЫЧ

УДК 539.2(06) Физика твердого тела
Л.А. МАНАКОВА1, Т.В. СЫЧ
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
РНЦ “Курчатовский Институт”, Москва
О МЕХАНИЗМЕ ОБРАЗОВАНИЯ КВАЗИЩЕЛИ
В СПЕКТРАХ СОЕДИНЕНИЙ
С ПОЧТИ ЦЕЛОЧИСЛЕННОЙ ВАЛЕНТНОСТЬЮ
В данной работе впервые предложен механизм образования квазищели в спектрах соединений с почти целочисленной валентностью, в частности для нового
соединения на основе иттербия (YbВ12), учитывающий природу особенностей
спектра магнитных возбуждений.
Кондо-изоляторы образуют особый класс валентно-нестабильных редкоземельных (РЗ) соединений с довольно необычными свойствами [1].
При низкой температуре это немагнитные узкощелевые полупроводники
с энергией Ферми внутри щели. Наиболее известны Кондо-изоляторы из
числа самариевых и цериевых систем (SmВ6, Се3Вi4Рt3). YbВ12 - единственный на данный момент Кондо-изолятор среди соединений на основе
иттербия. Эксперименты по неупругому магнитному рассеянию нейтронов (НМРН) показали [2–4], что спектры магнитных возбуждений в YbВ12
существенно отличаются от спектров ТФ соединений. В частности, при
низких температурах полностью отсутствует квазиупругое рассеяние, т.е.
наблюдается "спиновая щель" (того же порядка, что и щель в плотности
электронных состояний), исчезающая, однако, при повышении температуры. Механизм образования этой щели до сих пор неясен.
Поскольку YbВ12 − соединение с почти целочисленной валентностью,
мы предполагаем, что при Т = 0 тяжелофермионное состояние на уровне
Ферми образуется за счет сильных кулоновских корреляций на основном
уровне КЭП и слабой гибридизации этого уровня с электронами широкой
зоны. В результате этого механизма на уровне Ферми образуется узкий
(тяжелофермионный) пик с шириной порядка ТК, который определяется
Кондо-эффектом. Кроме того, в соответствии с имеющимися экспериментальными данными [4], мы предполагаем, что имеется, по крайней мере,
один возбужденный уровень КЭП, который расположен вблизи уровня
Ферми на расстоянии, не превышающем ширину пика Кондо.
В результате этих предположений возникает ситуация, когда вблизи
уровня Ферми находятся три типа возбуждений: тяжелые фермионы, свободные электроны и возбужденный уровень кристаллического поля.
В данной работе мы показываем, что за счет рассеяния различных типов
ISBN 5-7262-0633-9. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2006. Том 4
197
УДК 539.2(06) Физика твердого тела
возбуждений друг на друге как потенциальном, так и резонансном, может
происходить уширение и сдвиг уровня кристаллического поля в зависимости от типа рассеяния и параметров системы. Сдвиг эффективного
уровня кристаллического поля может превышать Т к и тем самым приводить к образованию щели в электронной плотности состояний. Все процессы рассеяния происходят с учетом того, что плотность электронных
состояний вблизи уровня Ферми модифицирована за счет многочастичных эффектов. Были рассмотрены три разных случая: 1) когда основной
уровень кристаллического поля орбитально не вырожден, 2) имеет промежуточное вырождение, 3) имеет большое вырождение (n >> 1).
В первом случае влияние резонансного и потенциального рассеяния
сводится к перенормировке положения исходного возбужденного уровня
кристаллического поля, причем полученные решения лежат глубоко внутри пика Кондо. Второй случай рассматривался наиболее подробно. В
частности, для n = 4 (случай YbВ12) была получена структура пиков, хорошо согласующаяся с экспериментом [4]. В рамках данной модели подобная структура возникает при помещении εd на «хвост» пика Кондо.
Был также проделан подробный анализ зависимости решений от различных параметров, откуда был сделан вывод о том, что структура пиков
наиболее чувствительна к степени вырождения основного уровня кристаллического поля.
Третий случай n >> 1 может описывать ситуацию в Кондо-изоляторах
на основе церия, например Ce3Bi4Pt3 [5].
Список литературы
1. Riseborough P.S., Advances in Physics. Vol.49. №3. 257–320 (2000).
2. Alekseev P.A., Nefeodova E.V., Staub U., Mignot J.-M., Lazukov V.N., Sadikov
I.P., Soderholm L., Wassermann S.R., Paderno Yu.B., Shitsevalova N.Yu., A Murani, Phys.Rev.
B 63, 06411-1-06411-6 (2001).
3. Bouvet A., Kasuya T., Bonnet M., Regnault L.P., Rossat-Mignod J., Iga F., Fak B. and Severing, J. Phys.: Condens. Matter 10. 5667–5677 (1998).
4. Nefeodova E.V., Alekseev P.A., Mignot J.-M., Lazukov V.N., Sadikov I.P., Paderno Yu.B.,
Shitsevalova N.Yu., Eccleston R.S., Phys. Rev. B 60. №19. 13507–13512 (1999).
5. Liu S.H., Phys. Rev. B 60. №19. 13429–13438 (1999).
198
ISBN 5-7262-0633-9. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2006. Том 4