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ナローギャップモット絶縁体$$beta$$-US$$_2$$における5$$f$$電子遍歴及び局在クロスオーバー

Crossover of 5$$f$$ character in $$beta$$-US$$_2$$, a Mott insulator with a narrow $$p$$-$$f$$ hybridization gap

目時 直人   ; 酒井 宏典   ; 鈴木 通人; 山本 悦嗣  ; 芳賀 芳範   ; 松田 達磨; 池田 修悟*

Metoki, Naoto; Sakai, Hironori; Suzuki, Michito; Yamamoto, Etsuji; Haga, Yoshinori; Matsuda, Tatsuma; Ikeda, Shugo*

US$$_2$$は結晶場励起の観察から低温では局在5$$f$$$$^2$$状態が安定であるが、100K程度の温度上昇によって電気抵抗が8桁減少するのに伴い、結晶場励起が強くダンプして磁気的な準弾性散乱が観察される。これは温度とともに5$$f$$電子が局在的な性格から遍歴的な性格にクロスオーバーするためと理解される。鈴木らによるバンド計算の結果、US$$_2$$がモット絶縁体であり、小さな$$p$$-$$f$$混成ギャップが$$Gamma$$点近傍に開いていることが判明した。不純物準位の存在は実験的にその可能性を否定できないが、明らかになったバンド構造から、中性子散乱によって観察された5$$f$$電子の局在-遍歴クロスオーバーは、5$$f$$電子が昇温によって小さな$$p$$-$$f$$混成ギャップをとおして励起され、その結果生じる混成効果によって定性的に説明できると考えられる。

It is revealed that the localized 5$$f$$$$^2$$ state is stable at low temperature in US$$_2$$ from the observation of crystal-field excitation. The crystal field excitation is strongly dumped and a magnetic quasi-elastic scattering is observed with decrease of the electrical resistivity in the order of 10$$^{-8}$$ above 100 K. This is understood with the crossover of 5$$f$$ electrons from the localized to the itinerant character. The band calculation by Suzuki $$et al$$. reported that US$$_2$$ is a Mott insulator with a small $$p$$-$$f$$ hybridization gap in the vicinity of the $$Gamma$$ point. Therefore the crossover of 5$$f$$ character is considered to be due to the hybridization effect, although the presence of the impurity level can not be ruled out experimentally.

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