Fermi surface of heavy Fermion compounds CeTIn (T=Rh, Ir, and Co); Band-calculation and tight-binding approach

CeTIn (T=Rh, Ir, and Co)重い電子系化合物のフェルミ面; バンド計算と強束縛模型によるアプローチ

眞榮平 孝裕; 瀧本 哲也; 堀田 貴嗣; 上田 和夫*; 樋口 雅彦*; 長谷川 彰*

Maehira, Takahiro; Takimoto, Tetsuya; Hotta, Takashi; Ueda, Kazuo*; Higuchi, Masahiko*; Hasegawa, Akira*

最近、重い電子系物質群に属し超伝導を示す化合物CeTIn(T=Rh, Ir and Co)が発見された。一方、大貫グループ(阪大院理)らにより、CeIrIn,CeCoInの純良な単結晶育成が行われ、明瞭なde Haas van Alphen(dHvA)ブランチが観測されている。観測されたdHvAブランチは円柱形状の2次元的フェルミ面によってよく説明される。さて、CeIrIn及びCeCoGaのようないわゆるCe-115系の電子構造を理解するために、次のような2段階の解析をおこなう。第一段階は、相対論的線形化Augmented Plane Wave法を用いたバンド計算によりフェルミ面を決定する。そして得られたフェルミ面のうち、特にdHvA角度依存の実験によって観測されている2次元的フェルミ面に着目して詳細な解析をする。第二段階は、フェルミレベル近傍のエネルギーバンド構造を、簡単化された強束縛模型を用いて解析をする。最近接Ce イオン間の f電子のホッピングの大きさや結晶場パラメーターは、第一段階のバンド計算において得られたフェルミ面を再現するように決定される。さらにクーロン相互作用をこの強束縛模型に加えることにより、Ce化合物に対する簡単化されたHamiltonianを導出すし、4電子系における磁性及び超伝導を微視的な観点から論じる1つの方法を提案する。

Recently a new family of Ce-based heavy fermion superconductor (T=Rh, Ir, and Co) has been reported. The dHvA effect has been successfully observed in and .The angular dependence of dHvA branches is well explained by a quasi-two dimensional Fermi surface(F.S.). In order to clarify band structures of Ce-115 systems such as CeIrIn and CeCoGa, two-step strategy is here employed. In the first step, the F.S. are derived by using the RLAPW method. In the next step, the band structure near the Fermi level is reanalyzed by using a simple tight-binding model. Namely, hopping amplitudes of -electrons between neighboring Ce ions are parameterized to reproduce the F.S. obtained in the band-calculation. By further adding the Coulomb interaction terms into this tight-binding model, a simple many-body Hamiltonian for Ce-compounds can be constructed. This Hamiltonian opens a way to discuss magnetism and superconductivity in -electron systems from the microscopic viewpoint.