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Itinerant to localized transition of $$f$$ electrons in the antiferromagnetic superconductor UPd$$_2$$Al$$_3$$

反強磁性超伝導体UP$$_2$$Al$$_3$$における$$f$$電子の遍歴から局在の転移

藤森 伸一  ; 斎藤 祐児 ; 岡根 哲夫 ; 藤森 淳*; 山上 浩志*; 芳賀 芳範 ; 山本 悦嗣 ; 大貫 惇睦*

Fujimori, Shinichi; Saito, Yuji; Okane, Tetsuo; Fujimori, Atsushi*; Yamagami, Hiroshi*; Haga, Yoshinori; Yamamoto, Etsuji; Onuki, Yoshichika*

重い電子系において、f電子は温度によって遍歴・局在の両者の性質を示す。特性温度$$T^*$$以上では、磁性は完全に局在したf電子モデルによって記述される。一方、$$T^*$$以下の温度では、フェルミ面が遍歴したf電子モデルによって説明される。この二つのモデルは完全に異なるf電子を仮定しており、f電子がどのようにしてその二重性を示すのかは理解されてこなかった。この研究では、重い電子系超伝導化合物UPd$$_2$$Al$$_3$$のバンド構造を角度分解光電子分光によって$$T^*$$の上下で測定し、低温でフェルミ面を形成していたf電子が高温でフェルミ準位から排除されることを見いだした。この結果は、f電子がどのようにして遍歴から局在へと変化するかを電子状態の立場から示すものである。

In heavy Fermion (HF) compounds, $$f$$ electrons show both itinerant and localized behaviour depending on temperature. Above the characteristic temperature $$T^*$$, their magnetic properties are well described by the completely "localized" $$f$$-electron models. On the other hand, well below $$T^*$$, their Fermi surfaces (FS's) have been explained well by the "itinerant" $$f$$-electron model. These two models assume totally different natures of $$f$$-electrons, and how they transform between these states as a function of temperatures has never been understood on the level of their electronic structures. Here we have studied the band structure of the HF antiferromagnetic superconductor UPd$$_2$$Al$$_3$$ well below and above $$T^*$$ by angle-resolved photoelectron spectroscopy (ARPES), and have found that the $$f$$-bands, which form the FS's at low temperatures, are excluded from FS's at high temperatures.

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パーセンタイル:83.86

分野:Physics, Multidisciplinary

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