[论文解读] 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 11

一句话总结

本研究利用密度矩阵重正化群（DMRG）方法，数值研究了一维掺杂Kondo晶格模型中的磁化过程。研究发现，由于非近邻f自旋关联的崩溃，磁化强度在1−nc处出现平台；而f-c成键态关联仍保持稳定；该平台的端点与相干温度和Kondo温度相关，表明体系中存在重费米子行为。

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.

研究动机与目标

• 理解电子浓度nc < 1的1D掺杂Kondo晶格模型中的磁化过程。
• 研究强磁场下f自旋关联与传导电子动力学之间的相互作用。
• 阐明磁化平台的起源及其与Kondo温度和相干温度等特征能量尺度的关系。
• 分析在磁化过程中，多数自旋与少数自旋态费米面的演化行为。

提出的方法

• 采用密度矩阵重正化群（DMRG）方法对一维掺杂Kondo晶格模型进行数值研究。
• 该模型包含局域f自旋与巡游传导电子，电子掺杂程度由参数nc < 1控制。
• 通过施加外磁场并追踪自旋关联与谱性质的变化，分析磁化过程。
• 监测非近邻非公度f自旋关联与近邻f-c单重态关联随磁场的变化。
• 从单粒子格林函数中提取自旋向上与自旋向下的费米面结构。
• 识别相干温度与Kondo温度为控制平台端点的关键能量尺度。

实验结果

研究问题

• RQ1 在掺杂一维Kondo晶格模型中，磁化平台的形成原因是什么？
• RQ2 随着磁场增强，非近邻非公度f自旋关联如何演化？
• RQ3 在强磁场下，近邻f-c单重态关联能维持到何种程度？
• RQ4 磁化过程中费米面如何变化，f自旋在其拓扑结构中起到什么作用？
• RQ5 磁化平台端点与Kondo温度或相干温度之间存在何种关系？

主要发现

• 磁化平台在1−nc的磁化强度处出现，与电子掺杂浓度nc直接相关。
• 平台的形成源于强磁场下非近邻非公度f自旋关联的崩溃。
• 即使在强磁场下，近邻f-c单重态关联依然保持稳定。
• 观察到多数自旋与少数自旋的费米面从大尺寸向小尺寸的交叉转变，且f自旋始终对费米面有贡献。
• 磁化平台的端点由Kondo温度与相干温度决定，这两者是重费米子体系中的关键能量尺度。
• DMRG结果证实，磁化平台是一维体系中强电子关联与Kondo屏蔽物理的特征标志。