Аномалии магнитосопротивления в соединениях с тяжелыми фермионами на основе церия

Abstract

Представлены результаты исследований магнитосопротивления Δρ(H,T) ряда соединений с тяжелыми фермионами CeAl₂, CeAl₃, CeCu₆, растворов замещения с квантовым критическим поведением: CeCu₆₋xAux (x = 0,1 и 0,2) и сплавов с магнитоупорядоченным основным состоянием: Ce(Al₁₋xMx)₂ (M = Co, Ni, x ≤ 0,8), выполненных в широком диапазоне температур (1,8–40 К) в магнитных полях до 80 кЭ. Показано, что последовательная интерпретация полевых зависимостей сопротивления как для немагнитных, так и для магнитоупорядоченных интерметаллидов с сильными электронными корреляциями на основе церия может быть получена в рамках подхода, учитывающего рассеяние носителей заряда на локализованных магнитных моментах в металлической матрице. В рамках указанного подхода выделены и классифицированы бриллюэновский отрицательный вклад, пропорциональный локальной намагниченности (–∆ρ/ρ~ M²loc ), и знакопеременные линейная (∆ρ/ρ ~ H) и магнитная, насыщающаяся в полях до 15 кЭ, компоненты в магнитосопротивлении цериевых интерметаллидов. В рамках модели Иосиды для исследуемых цериевых сплавов из измерений магнитосопротивления ∆ρ/ρ получены оценки величины локальной магнитной восприимчивости χloc(H,T0). Численное дифференцирование магнитосопротивления по полю и выполненный нами анализ производных d(∆ρ/ρ)/dH = f(H, T) позволили определить особенности магнитной фазовой Н–Т-диаграммы, а также изучить влияние эффектов спиновой поляризации и перенормировки электронных состояний на зарядовый транспорт как в режиме квантового критического поведения, так и в магнитоупорядоченном состоянии в исследуемых системах с сильными электронными корреляциями на основе церия.

Представлено результати досліджень магнітоопору Δρ(H,T) ряду сполук з важкими ферміонами CeAl₂, CeAl₃, CeCu₆, розчинів заміщення з квантовою критичною поведінкою: CeCu₆₋xAux (x = 0,1 та 0,2) та сплавів з магнітовпорядкованим основним станом: Ce(Al₁₋xMx)₂ (M = Co, Ni, x ≤ 0,8), які виконані в широкому діапазоні температур (1,8–40 К) в магнітних полях до 80 кЕ. Показано, що послідовну інтерпретацію польових залежностей опору як для немагнітних, так і магнітовпорядкованих интерметалідів з сильними електронними кореляціями на основі церію може бути отримано у рамках підходу, що враховує розсіяння носіїв заряду на локалізованих магнітних моментах в металевій матриці. У рамках вказаного підходу виділено та класифіковано бриллюенівський негативний вклад, пропорційний локальній намагніченості (–∆ρ/ρ~ M²loc ), та знакозмінні лінійна (∆ρ/ρ ~ H) та магнітна, така, що насичується в полях до 15 кЕ, компоненти в магнітоопорі церієвих интерметалідів. У рамках моделі Іосіди для досліджуваних церієвих сплавів з вимірів магнітоопору ∆ρ/ρ отримано оцінки величини локальної магнітної сприйнятливості χloc(H,T0). Чисельне диференцювання магнітоопору по полю та виконаний нами аналіз похідних d(∆ρ/ρ)/dH = f(H,T) дозволили визначити особливості магнітної фазової Н–Т-діаграми, а також вивчити вплив ефектів спінової поляризації та перенормування електронних станів на зарядовий транспорт як в режимі квантової критичної поведінки, так і в магнітовпорядкованому стані в досліджуваних системах з сильними електронними кореляціями на основі церію.

In the study we present the results of investigation of magnetoresistance Δρ(H,T) for several heavy fermion compounds CeAl₂, CeAl₃, CeCu₆, substitutional solid solutions with quantum critical behavior: CeCu₆₋xAux (x = 0.1 and 0.2) and alloys with magnetic ground state: Ce(Al₁₋xMx)₂ (M = Co, Ni, x ≤ 0,8), which have been measured in a wide range of temperatures (1.8–40 K) and in magnetic field up to 80 kOe. It was shown, that both for the Ce-based non-magnetic and magnetically ordered intermetallic compounds with strong electron correlations an adequate interpretation of the resistivity vs magnetic field dependences may be obtained in the framework of approach which considers charge carrier scattering on localized magnetic moments embedded in the metallic matrix. In framework of the approach developed three different components in the magnetoresistance were separated and classified. Among them there are (i) the Brillouin-type negative contribution which is proportional to local magnetization (–∆ρ/ρ~ M²loc ) and two more alternating-sign (ii) linear (∆ρ/ρ ~ H) and (iii) magnetic with saturation in magnetic fields below 15 kOe terms in the magnetoresistance of these Ce-based intermetallic compounds. On the basement of Yosida model the local magnetic susceptibility χloc(H, T0) was estimated from magnetoresistance ∆ρ/ρ measurements for these alloys under investigation. A numerical differentiation of the magnetoresistance vs magnetic field and the analysis of d(∆ρ/ρ)/dH = f(H, T) dependences have allowed us to reconstruct the Н–Т magnetic phase diagram in the studied strongly correlated electron systems. Also we discuss a correlation between the spin polarization effects and electron DOS renormalization from one side, and emergence of the charge transport anomalies both in the regime of quantum critical behavior and in the magnetically ordered state, from another.