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Relativistic band-structure calculations for CeTIn$$_5$$(T=Ir and Co) and analysis of the energy bands by using tight-binding method

CeTIn$$_5$$(T=Ir and Co)に対する相対論的バンド計算とタイトバインディング法を用いたエネルギーバンドの解析

眞榮平 孝裕; 堀田 貴嗣; 上田 和夫; 長谷川 彰*

Maehira, Takahiro; Hotta, Takashi; Ueda, Kazuo; Hasegawa, Akira*

最近発見された重い電子系超伝導物質CeTIn$$_5$$(T=Ir and Co)の物性を明らかにするために、相対論的線形化APW法を用いて電子構造とフェルミ面を明らかにする。相対論的バンド計算により得られたエネルギーバンド構造は、フェルミ面近傍におけるCe4$$f$$とIn5$$p$$成分の混成によって理解されde Haas-van Alphen効果の実験結果ともよく一致する。しかし、CeTIn$$_5$$における磁性や超伝導を微視的観点から理解しようとするとき、バンド計算法に基づく解析は一般に困難である。そこでわれわれは、CeTIn$$_5$$の主要なフェルミ面を構成するCe4$$f$$とIn5$$p$$成分に着目し、$$f$$-$$f$$$$p$$-$$p$$及び$$f$$-$$p$$軌道間のホッピングを考慮した、強束縛模型の構築を行った。このモデルを用いて、CeIrIn$$_5$$とCeCoIn$$_5$$の物性について議論する。また、CeTIn$$_5$$における物性の違いについて、結晶場効果の必要性を指摘する。

In order to investigate electronic properties of recently discovered heavy fermion superconductors CeTIn$$_5$$ (T=Ir and Co), we employ the relativistic linear augmented-plane-wave (RLAPW) method to clarify the energy band structures and Fermi surfaces of those materials.The obtained energy bands mainly due to the large hybridization between Ce $$4f$$ and In 5$$p$$ states well reproduce the Fermi surfaces consistent with the de Haas-van Alphen experimental results. For the purpose, we construct a tight-binding model for CeTIn$$_5$$ by including $$f$$-$$f$$ and $$p$$-$$p$$ hoppings as well as $$f$$-$$p$$ hybridization, which are expressed by the Slater-Koster integrals, determined by the direct comparison with the band-calculation result. Similarity and difference between CeIrIn$$_5$$ and CeCoIn$$_5$$ are discussed based on the obtained tight-binding model, suggesting a significant importance of the effect of crystalline electric field to understand the difference in electronic properties among CeTIn$$_5$$.

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分野:Physics, Multidisciplinary

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