04.03.2021
Forschung: Robuste Topologie der Fermi-Fläche von CeRhIn5 in hohen Magnetfeldern
FFT-Spektren der dHvA-Oszillationen im statischen Feld in CeRhIn5. Das Inset zeigt die Entwicklung der dHvA-Frequenzen mit dem Feld, erhalten aus Messungen im gepulsten (Kreise) und statischen (Dreiecke) Feld.
Materialien auf der Basis von Seltenen Erden sind als ideale Plattform bekannt, um die faszinierende Physik quantenkritischer Punkte (QCP) zu erforschen. Zum Beispiel kann in CeRhIn5, eines der am besten untersuchten Schwere-Fermionen-Materialien, ein QCP durch Druck, chemische Substitution und Magnetfeld eingestellt werden. Ein feldinduzierter QCP tritt beim kritischen Feld Bc ≈ 50 T auf, bei dem die antiferromagnetische Ordnung zerstört wird. Ein elektronisch-nematischer Phasenübergang wurde bei B* ≈ 30 T beobachtet. Es wurde vermutet, dass bei B* eine feldinduzierte Rekonstruktion der Fermi-Fläche in Verbindung mit einer Delokalisierung der f-Elektronen auftritt. Dieses Ergebnis ist überraschend, da f-Elektronen normalerweise dazu neigen, mit dem Feld zu lokalisieren. Um diese kontroverse Frage zu klären, führten Forscher des SFB 1143, zusammen mit Kollegen aus Frankreich, den Niederlanden und Japan, eine umfassende de Haas-van Alphen (dHvA)-Studie an CeRhIn5 durch, wobei sowohl statische (bis zu 36 T) als auch gepulste (bis zu 70 T) Magnetfelder verwendet wurden. Der Vergleich der winkelabhängigen dHvA-Spektren mit denen der Nicht-4f-Verbindung LaRhIn5 und mit Bandstrukturberechnungen zeigt, dass die Ce-4f-Elektronen in CeRhIn5 bis zu 70 T lokalisiert bleiben. Dies schließt eine FS-Rekonstruktion aus, weder am vorgeschlagenen nematischen Phasenübergang bei B* noch am vermuteten QCP bei Bc.
S. Mishra, J. Hornung, M. Raba, J. Klotz, T. Förster, H. Harima, D. Aoki, J. Wosnitza, A. McCollam, I. Sheikin,
Robust Fermi-Surface Morphology of CeRhIn5 across the Putative Field-Induced Quantum Critical Point,
Phys. Rev. Lett. 126, 016403 (2021) (arXiv)