隐藏序材料URu$_2$Si$_2$的电子结构理论

P. M. Oppeneer; J. Rusz; S. Elgazzar; M. -T. Suzuki; T. Durakiewicz; J. A. Mydosh

doi:10.1103/PhysRevB.82.205103

隐藏序材料URu$_2$Si$_2$的电子结构理论

强关联电子 2015-05-19 v1

作者: P. M. Oppeneer , J. Rusz , S. Elgazzar , M. -T. Suzuki , T. Durakiewicz , J. A. Mydosh

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摘要

我们报告了对URu $_2$ Si $_2$ 的顺磁(PM)、大矩反铁磁(LMAF)和隐藏序(HO)相的全面电子结构研究。我们基于密度泛函理论(DFT)进行了相对论性全势计算，采用不同的交换关联泛函来处理铀开放 $5f$ 壳层内的电子关联。具体而言，我们通过计算性质与低温实验性质的比较，研究了URu $_2$ Si $_2$ 中 $5f$ 电子是局域化还是退局域化。我们还进行了动力学平均场理论计算(LDA+DMFT)，以研究100~K及以上温度下准粒子态的温度演化，揭示了当温度降低时化学势处准粒子能隙的逐步打开。将计算性质与已知实验数据进行详细比较表明，将铀 $5f$ 电子视为巡游电子的LSDA和GGA方法，能够很好地解释PM和LMAF相现有的低温实验数据。我们进一步证明，由于材料特定的费米面不稳定性，在反铁磁对称性破缺时会发生高达750 K的大规模但部分性的费米面能隙化。HO相的出现通过由长寿命反铁磁自旋涨落模式诱导的动力学对称性破缺来解释。该动力学对称性破缺模型解释了为什么HO相中的费米面能隙与LMAF相相似但更小，也解释了为什么HO相和LMAF相具有相同的费米面但不同的序参量。适合的HO导出序参量被认为是费米面能隙或动态自旋-自旋关联函数。

关键词

隐藏序 URu2Si2 电子结构密度泛函理论动力学平均场理论费米面能隙化反铁磁自旋涨落

引用

@article{arxiv.1007.3453,
  title  = {Electronic structure theory of the hidden order material URu$_2$Si$_2$},
  author = {P. M. Oppeneer and J. Rusz and S. Elgazzar and M. -T. Suzuki and T. Durakiewicz and J. A. Mydosh},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1007.3453},
  year   = {2015}
}

备注

23 pages, 20 figures

隐藏序材料URu$_2$Si$_2$的电子结构理论

摘要

关键词

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