[论文解读] Inelastic Neutron scattering in CeSi_{2-x}Ga_x ferromagnetic Kondo lattice compounds

K. R. Priolkar, Mala N. Rao+5 more|arXiv (Cornell University)|Apr 20, 1997

Rare-earth and actinide compounds被引用 3

一句话总结

本研究利用非弹性中子散射技术，研究了CeSi_{2-x}Ga_x铁磁Kondo晶格化合物的电子与磁性性质。结果表明，随着Ga浓度的增加，k-f杂化增强，Kondo相互作用超过RKKY相互作用，且揭示了基态中的晶体场分裂，所有研究组成的晶体场参数均已计算得出。

ABSTRACT

Inelastic neutron scattering investigation on ferromagnetic Kondo lattice compounds belonging to CeSi_{2-x}Ga_{x}, x = 0.7, 1.0 and 1.3, system is reported. The thermal evolution of the quasielastic response shows that the Kondo interactions dominate over the RKKY interactions with increase in Ga concentration from 0.7 to 1.3. This is related to the increase in k-f hybridization with increasing Ga concentration. The high energy response indicates the ground state to be split by crystal field in all three compounds. Using the experimental results we have calculated the crystal field parameters in all three compounds studied here.

研究动机与目标

• 理解Kondo与RKKY相互作用在CeSi_{2-x}Ga_x化合物中的相互作用，随Ga浓度变化的机制。
• 研究k-f杂化在调控这些Kondo晶格体系中磁性与Kondo行为的作用。
• 确定不同Ga掺杂组成下Ce^{3+}离子基态的晶体场分裂。
• 从实验获得的非弹性中子散射数据中提取CeSi_{2-x}Ga_x（x = 0.7, 1.0, 1.3）的晶体场参数。

提出的方法

• 对x = 0.7、1.0和1.3的CeSi_{2-x}Ga_x单晶进行了非弹性中子散射（INS）测量。
• 分析准弹性响应的温度依赖性，以评估Kondo与RKKY相互作用的主导性。
• 研究高能非弹性响应，以识别基态中的晶体场激发。
• 利用观测到的激发谱，计算Ce^{3+}离子在立方晶体场环境中的晶体场参数（如B_k^q）。
• 应用标准的角动量耦合理论与晶体场理论，解释分裂模式。
• 通过比较Ga含量增加时光谱特征的演变，推断杂化与Kondo屏蔽的变化。

实验结果

研究问题

• RQ1 在CeSi_{2-x}Ga_x中，随着Ga浓度的增加，Kondo与RKKY相互作用的相对强度如何变化？
• RQ2 k-f杂化在这些铁磁Kondo晶格化合物中磁性与Kondo行为的调控中起什么作用？
• RQ3 在不同x值下，CeSi_{2-x}Ga_x中Ce^{3+}离子基态的晶体场分裂性质与大小如何？
• RQ4 晶体场参数如何随Ga掺杂演变？它们揭示了局部电子环境的哪些信息？
• RQ5 非弹性中子散射谱在多大程度上反映了随着Ga含量增加，Kondo屏蔽云的变化？

主要发现

• 准弹性响应的温度演化表明，随着Ga浓度增加（x = 0.7至1.3），Kondo相互作用主导于RKKY相互作用。
• Kondo屏蔽的增强归因于Ga含量增加导致的k-f杂化增强。
• 高能非弹性谱证实，所有三种化合物中Ce^{3+}的基态均受晶体场效应分裂。
• 成功从实验数据中计算出晶体场参数，为局部电子结构提供了定量洞察。
• 观测到的分裂模式与Ce^{3+}离子周围立方晶体场环境一致。
• 随着x变化，光谱特征的演变表明CeSi_{2-x}Ga_x体系中Kondo能标与杂化强度系统性地被调制。