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巡游电子系统中磁量子临界点附近的格吕内森参数与热膨胀

强关联电子 2019-10-25 v1 材料科学 超导电性

摘要

基于自洽重整化(SCR)理论,推导了热膨胀系数 α\alpha 和格吕内森参数 Γ\Gamma 的完整表达式。通过考虑稳态条件下的零点及热自旋涨落,由动力学指数 z=3z=3(铁磁 FM)和 z=2z=2(反铁磁 AFM)以及空间维度(d=3d=322)所表征的各类磁量子临界点(QCP)的比热可表示为 CV=CaCbC_{V}=C_a-C_b,其中 CaC_a 在低温下占主导,重现了经重整化群理论证实的既往 SCR 临界行为。从熵的显式形式出发并利用麦克斯韦关系,推导出 α=αa+αb\alpha=\alpha_a+\alpha_bαa\alpha_aαb\alpha_b 分别对应于 CaC_aCbC_b),并证明其与由自由能导出的 α\alpha 等价。在低温下占主导的 αb\alpha_b 中存在温度依赖系数,它有助于从量子临界区到居里-外斯区的交叉,甚至影响二维 AFM QCP 处的量子临界性。基于这些正确计算的 CVC_{V}α\alpha,推导出格吕内森参数 Γ=Γa+Γb\Gamma=\Gamma_a+\Gamma_b,其中 Γa\Gamma_aΓb\Gamma_b 分别包含 αa\alpha_aαb\alpha_bΓb\Gamma_b 中与体积 VV 耦合的反磁化率导致各类 QCP 处 Γ\Gamma 的发散,即便自旋涨落特征能量尺度 T0T_0 在 QCP 处有限,其在 Γa=VT0(T0V)T=0\Gamma_a=-\frac{V}{T_0}\left(\frac{\partial T_0}{\partial V}\right)_{T=0} 中贡献有限。讨论了 α\alphaΓ\Gamma 的一般性质,包括其符号,以及与 Ce 和 Yb 基重电子体系温度-压力相图中 T0T_0 和近藤温度的关系。

关键词

引用

@article{arxiv.1910.10952,
  title  = {Gr\"{u}neisen Parameter and Thermal Expansion near Magnetic Quantum Critical Points in Itinerant Electron Systems},
  author = {Shinji Watanabe and Kazumasa Miyake},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1910.10952},
  year   = {2019}
}

备注

30 pages, 12 figures