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Observation of bulk band dispersions of YbRh$$_2$$Si$$_2$$ using soft X-ray angle-resolved photoemission spectroscopy

軟X線角度分解光電子分光によるYbRh$$_2$$Si$$_2$$のバルクバンド分散の観測

保井 晃*; 斎藤 祐児 ; 藤森 伸一  ; 川崎 郁斗* ; 岡根 哲夫 ; 竹田 幸治  ; Lapertot, G.*; Knebel, G.*; 松田 達磨*; 芳賀 芳範 ; 山上 浩志

Yasui, Akira*; Saito, Yuji; Fujimori, Shinichi; kawasaki, Ikuto*; Okane, Tetsuo; Takeda, Yukiharu; Lapertot, G.*; Knebel, G.*; Matsuda, Tatsuma*; Haga, Yoshinori; Yamagami, Hiroshi

YbRh$$_2$$Si$$_2$$に対して軟X線角度分解光電子分光(ARPES)測定を行い、その3次元バルク価電子帯構造を明らかにした。15 Kで測定したARPESスペクトルには、Yb$$ ^{3+}$$マルチプレットピークだけではなく、有限のYb$$ ^{2+}$$ピークを持っており、この化合物が価数揺動状態にあることに対応している。これは、$$T_{rm K}$$において、この化合物中のYbの4f電子が遍歴的な性質を持っていることを意味している。分散のないYb 4fバンド以外のバンド構造は、YbRh$$_2$$Si$$_2$$よりもむしろLuRh$$_2$$Si$$_2$$と一致していることが明らかとなった。さらに、Yb 3d-4f共鳴光電子分光スペクトルはYb 5d電子状態が価電子に存在していることを示唆している。これらの結果から、Yb 4fからYb 5d電子状態への電荷移動が重要であることが示唆される。

We have performed soft X-ray angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES) measurements on YbRh$$_2$$Si$$_2$$ and clarified its three-dimensional bulk valence-band structures. The ARPES spectra have not only Yb$$^{3+}$$ multiplet peaks but also a finite contribution of Yb$$^{2+}$$ peaks at 15 K, corresponding to the valence fluctuating behavior in this compound. This means that Yb 4f electrons in this compound have itinerant character below the $$T_{rm K}$$. We have found that dispersions of the valence bands except the vicinity of the Yb 4f bands agree better with those of the band-structure calculation of LuRh$$_2$$Si$$_2$$ than those of YbRh$$_2$$Si$$_2$$ within a local-density approximation. In addition, the Yb 3d-4f resonant photoemission spectra of YbRh$$_2$$Si$$_2$$ strongly suggest the existence of Yb 5d electrons in the valence band. We conclude that the charge transfer from the Yb 4f state to the Yb 5d state has an important role in the formation of the valence band of YbRh$$_2$$Si$$_2$$.

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パーセンタイル:28.48

分野:Materials Science, Multidisciplinary

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