[論文レビュー] Magnetization Process in the One-Dimensional Doped Kondo Lattice Model

Shinji Watanabe|arXiv (Cornell University)|Aug 2, 1999

Rare-earth and actinide compounds被引用数 11

ひとこと要約

本研究では、密度行列縮約群（DMRG）法を用いて、1次元ドープKondo格子模型における磁化過程を調査した。磁化プラトーは、非同一周期的なfスピン相関の崩壊に起因し、大きさ1−ncのプラトーが出現する。一方、f-cスピンsinglet相関は依然として存在する。プラトーの端点は、コherence温度およびKondo温度に関連しており、系における重い電子行動を示している。

ABSTRACT

The magnetization process in the one-dimensional Kondo lattice model for the doped (n_{c}<1) case is studied by the density matrix renormalization group (DMRG) method. A rapid increase of the magnetization is caused by the collapse of the intersite incommensurate correlation of f spins. On the contrary, the intrasite f-c singlet correlation survives in the larger magnetic field. The crossover from large to small Fermi surfaces for majority and minority spins is observed, whereas the Fermi surfaces are always contributed by f spins. A magnetization plateau appears with the magnitude of 1-n_{c}. Both ends of the plateau are related to the coherence temperature and the Kondo temperature which are characteristic energies essential in heavy electron systems.

研究の動機と目的

• 電子濃度nc < 1における1次元ドープKondo格子模型の磁化過程を理解すること。
• 強い磁場下におけるfスピン相関と伝導電子力学の相乗的相互作用を調査すること。
• 磁化プラトーの起源と、Kondo温度やコherence温度などの特徴的なエネルギースケールとの関係を特定すること。
• 磁場の増加に伴うスピンアップおよびスピンダウン状態のフェルミ面の変化を分析すること。

提案手法

• 1次元ドープKondo格子模型を数値的に研究するために、密度行列縮約群（DMRG）法が用いられた。
• モデルには局在fスピンと移動性伝導電子が含まれており、電子ドーピングはパラメータnc < 1で制御される。
• 外部磁場を印加し、スピン相関およびスペクトル特性の変化を追跡することで、磁化過程が分析された。
• 磁場の関数として、非同一周期的なfスピン相関（intersite）およびf-cスピンsinglet相関（intrasite）がモニタリングされた。
• 単粒子グリーン関数から、スピンアップおよびスピンダウン電子のフェルミ面構造が抽出された。
• コherence温度およびKondo温度が、プラトー端点を支配する主要なエネルギースケールとして特定された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ドープされた1次元Kondo格子模型における磁化プラトー形成の原因は何か？
• RQ2 磁場の増加に伴い、非同一周期的なfスピン相関はどのように変化するか？
• RQ3 強い磁場下でも、f-cスピンsinglet相関はどの程度維持されるか？
• RQ4 磁化過程に伴いフェルミ面はどのように変化するか。fスピンはその位相空間的トポロジーにどのような役割を果たすか？
• RQ5 磁化プラトーの端点とKondo温度またはコherence温度との関係は何か？

主な発見

• 磁化プラトーは、電子ドーピングレベルncに直接関連し、大きさ1−ncで出現する。
• プラトーは、強い磁場下で非同一周期的なfスピン相関の崩壊に起因する。
• 強い磁場下でも、f-cスピンsinglet相関は強く保たれる。
• スピンアップおよびスピンダウンのフェルミ面の大きさの変化（大フェルミ面から小フェルミ面への遷移）が観察され、fスピンは常にフェルミ面に寄与している。
• 磁化プラトーの端点は、重いフェルミオン系における主要なエネルギースケールであるKondo温度およびコherence温度によって支配される。
• DMRGの結果から、磁化プラトーは1次元における強い電子相関およびKondoスクリーニング効果の特徴であることが確認された。