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Direct observation of dispersive Kondo resonance peaks in a heavy-fermion system

重い電子系の分散した近藤共鳴ピークの直接観測

Im, H. J.*; 伊藤 孝寛*; Kim, H.-D.*; 木村 真一*; Lee, K. E.*; Hong, J. B.*; Kwon, Y. S.*; 保井 晃; 山上 浩志

Im, H. J.*; Ito, Takahiro*; Kim, H.-D.*; Kimura, Shinichi*; Lee, K. E.*; Hong, J. B.*; Kwon, Y. S.*; Yasui, Akira; Yamagami, Hiroshi

強相関Ce 4$$f$$電子の電子構造を調べるために、擬2次元性を持つ非磁性の重い電子系CeCoGe$$_{1.2}$$Si$$_{0.8}$$において、Ce 4$$d$$-4$$f$$共鳴角度分解光電子分光実験を行った。今回初めて、混成した伝導バンドと同時に、いわゆる近藤共鳴と呼ばれるフェルミ準位を横切る$$f$$状態の分散を持ったコヒーレントピークを直接観測した。さらに、実験で得られたバンド分散は周期的アンダーソンモデルに基づいた簡単な混成バンド描像と定性的に良い一致を示す。コヒーレント温度や、近藤温度,質量増大といった実験的に得られた物理量は、熱力学的測定での結果と同程度の大きさである。これらの結果は重い電子系のCe 4$$f$$電子が遍歴的な性質を持っている証拠であり、微視的な混成機構を明らかにするものである。

Ce 4$$d$$-4$$f$$ resonant angle-resolved photoemission spectroscopy was carried out to study the electronic structure of strongly correlated Ce 4$$f$$ electrons in a quasi-two-dimensional nonmagnetic heavy-fermion system CeCoGe$$_{1.2}$$Si$$_{0.8}$$. For the first time, dispersive coherent peaks of an $$f$$ state crossing the Fermi level, the so-called Kondo resonance, are directly observed together with the hybridized conduction band. Moreover, the experimental band dispersion is quantitatively in good agreement with a simple hybridization-band picture based on the periodic Anderson model. The obtained physical quantities, i.e., coherent temperature, Kondo temperature, and mass enhancement, are comparable to the results of thermodynamic measurements. These results manifest an itinerant nature of Ce 4$$f$$ electrons in heavy-fermion systems and clarify their microscopic hybridization mechanism.

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分野:Physics, Multidisciplinary

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