强关联系统的核磁共振 ——CeFeAs1-xPxO系统下75As和31P的核磁共振外文翻译资料

强关联系统的核磁共振

——CeFeAs_1-xPx_O系统下⁷⁵As和³¹P的核磁共振

原文作者 R Sarkar，M Baenitz，A Jesche，C Geibel和F Steglich

单位 德国马普化学研究所德累斯顿街01187号

摘要：本文报道³¹P（I = 1/2）和⁷⁵As（I = 3/2）在材料CeFeAs_1-xP_xO中核磁共振研究。 当P代替As位置的时候CeFeAsO的磁性急剧变化。 CeFeAsO是重费米子体系，伴随Fe 3d SDW 相变，它的结构将从四角形变成正交晶系。此外，Ce 4f在低温下表现出反铁磁性。在临界条件，Ce-Ce的交互作用降低了铁磁性以及铁磁样品的耦合。本文主要报道三个有代表性的样品CeFeAs_1-xP_xO（x = 0.05，0.3和0.9）的核磁共振研究。
（1）x = 0.05的合金样品在130K，AFM-SDW相变时，谱线宽度发生急剧变化。通过粗略地测量谱线宽度，发现内部的磁场和磁有序的状态一致，而且转变更像是一级转变。从³¹P和⁷⁵AS的核磁共振中可以看到很小几乎稳定的转化，超精细的相互作用存在于原子核内的旋转以及Ce和Fe的4f和3d层轨道离子之间。

x = 0.3的合金样品被证实在Fe-SDW，相变在70K，这与mu;SR的结果是。在这里我们找到了关于顺磁性和磁性样品相分离的微观证据。
（3）与上述相反的是当x = 0.9时，合金样品时的相变化是在2 K的时候。

关键词：核磁共振； 弛豫时间； 奈特位移； 磁化率

稀土金属过渡金属RTPnO（R：稀土金属 T：过渡金属 Pn: P 或 As）吸引了很大的注意力，因为它们拥较高的超导转变温度，在RFeAsO_1-xF_x系列下的替代物中，超导温度上升超过50K。在CeFeAsO的体系中，反铁磁性相（AFM）通过Ce在3.7K的时候获得，高温环境下则是由Fe的3d磁性所控制，当温度到达145K附近时，Fe的磁性到达顶峰。有趣的是，在150K的时候，此处会有一个从四角形（TT）结构转变为正交晶形（OT）的结构转变。中子和缓和旋转的介子在mu;SR扫描实验下发现，此处有一个相当大的层间耦合在CeFeAsO中[12，14，15]。最近关于CeRuPO[8-10]和CeFePO的研究表明， CeRuPO是一种稀有的铁磁性材料的例子。铁磁转变温度在Tc=15K，近藤温度的范围大约在TK=10K左右。相反的是，CeOsPO的反铁磁温度TN=4.5K。然而，最近关于Fe的衍生物CeFePO的研究表明这是一种重费米子金属，这种金属不稳定性与4f层电子磁性下降有关。

Fe 3d的电子磁性在这些系统中是十分敏感的。在对CeFeAsO_1-XF_X电子掺杂的研究中发现SC和磁性之间的相互影响十分强烈，这和在施加压力下的CeFeAsO最佳掺杂是一样的。在本研究中，我们用更小的P原子取代了CeFeAsO中的As原子，并且我们调查了电子结构和超导电子体以及磁性。理论研究表明Fe磷族元素化物系列，P慢慢取代As，呈现出一种磁性量子临界性。在这一点上，被替代的CeFeAs_1-xP_xO却不一样，呈现出一种从AFM到FM的交变式波动。这现象已经被不久之前的Luo教授等人的实验证实。数据在我们的相图中也得到重现，阐述了磁相互作用（SDW，AFM，FM）和相关的Kondo图像在CeFeAs_1-xP_xO体系的关系，这就是本研究的重点所在。最初的宏观研究这些合金掺杂更多的P，使P浓度变高，导致Fe-SDW-type不规则的转变到更低的温度且在临界浓度Xc=0.35时，Ｆｅ的反铁磁受到完全的抑制。在此，补充一点，在此状态下的Ce 4f层磁性由AFM转变为FM。在x=0.35到x=0.9之间，基态被Ce 4f轨道FM的长程有序控制。当x超过0.35时，Fe缺失磁性。大约在x=0.9附近，长期处于FM态下的Ce的长程有序状态被破坏，并出现了近藤交互效应。这和我们之前的发现相吻合，我们之前发现CeFePO为重费米子，既定FM相x=1。实际上，当用更小的元素所替代这体系被证实更偏向于FM相。（就好像是P的位置或者是Ru的位置被Fe取代）。在这片论文中，我们将运用31P（I=1/2）和75As(I=3/2)的核磁研究材料CeFeAs_1-xP_xO，其中x=0.05，0.3和0.9（见图1）。然而已经有大量关于RFePnO类型的核磁共振研究了，Fe磷族元素化物涉及多种方式取代R，在我们现在已知的方式中，只有一篇论文涉及到⁷⁵As-NMR研究CeFeAsO。更多的发现是，当前工作涉及到P杂质混杂在CeFeAs1-xPxO中，提供了一种关于核磁共振研究该样品的明显的优势。另一种复杂的情况Ａｓ，I=3/2，测试峰比较宽，使得我们不能清楚的阐述Fe AFM(SDW种类)的基态，因此我们采用³¹P-NMR所提供的一种关于核磁共振的研究方式。可以获取比较窄的共振峰。P(x=0.5)取代了CeFeAsO，由于其I=1/2时，提供了一个机会用³¹P去探测得到的光谱比那些在⁷⁵As-NMR中获得的光谱简单。除此之外，用一个I=1/2的原子核排除四偶极矩干扰。

图2 x=0.05时，特定温度下的针对³¹P和⁷⁵As的信号，进行CDW转变（左图）和在5K特定区域（右图）的核磁共振谱线

图3 x=0.05时，在不同的温度下扫描⁷⁵As的核磁共振信号

在这篇文章中³¹P和⁷⁵As上的NMR结果在三个不同的CeFeAs_1-xP_xO 材料里体现出来。第一个（x = 0.05）与 CeFeAsO的终点复合。第二个（x = 0.3） Fe磁场处于被抑制的边界。含P的样品（x = 0.9）在一定的FM相下接近重费密金属 CeFePO。因此，三个样品可以代表这个复杂的合金系统。在含³¹P和⁷⁵As NMR的样品结构研究中发现。在含大量的样品中，根据结构讨论其磁性。在x=0.05时，³¹P和⁷⁵As的SDW相在不同的温度下显示出不同的图。以高温度单个窄的线宽为例进行观察，同期对照一个TT系统。关于降低温度光谱的总体特征多半不会发生变化，直到下降至132 K，会发生显著向下的变化。随着温度的进一步下降，直到130 K，会发现一个³¹P较弱的信号，即噪音的比率呈现为NMR的一条线宽较宽的谱线。

如果我们设置v_Q粗略地估计它倒转成比例的时间到与结构的变化相关的单位时间，5%的变化在v_Q变宽0.02。对一半最大强度的T在6.6 T。应该被放在最初那个系统中，那个系统的结构变化不随任何单位变动而发生改变，因此结构变化本身不能证明该现象是在130 K处变宽，这样一个比较大的改变在v从150至130的Q，而K大约是在1.43 MHz。这是一个不大可能产生变化的领域。由于其I=1/2时，提供了一个机会用³¹P去探测得到的光谱比那些在⁷⁵As-NMR中获得的光谱简单。除此之外，用一个I=1/2的原子核排除四偶极矩干扰。

在上述已经讨论过的内容我们可以得出一个结论，样品谱线的宽度是一个内部领域的直观展现图。该图所显示的是内部磁性排列的变化，由一个阶段过渡到另一边的阶段。一个十分细微不明显的内部变化是从220K持续下降到132 K，然后突然增加到140 K。材料在变冷的过程中，可以看出明显的内部磁场排列的变化，几乎完全和一开始所排列的内部磁场不一样。这个变化发生在从130至5 K的过程中，材料变冷是一个不连续的倾向。130 K 的磁内部领域表示那SDW过渡很可能是首先进行的。

做一个总结，我们准备的多晶样品由一项锡变迁的技术所制成的CeFeAs_1-xP_xO。一项研究³¹P和⁷⁵As NMR在系统中x被取代为0.05，0.3以及0.9，从而三种合成材料。

1. 对 CeFeAs_0.95P_0.05O 在130 K的线宽的一个明显的变化表示的合成材料的 AFM以及Fe结构从TT到OT的结构的变化过程。将谱线宽度与系统的内部领域相联系，内部磁场显示的一个巨大的变化表现为 AFM（SDW 输入）这很可能是最先发生的过渡变化。其他小的和几乎持续发生的改变在³¹P 和⁷⁵As NMR 中被找到，并且可以归因4f的电子机制和三维Ce和Fe两者的磁场。(2) 另一方面，对于CeFeAs_0.7P_0.3O化合材料 Fe-SDW-类型的演变在接近70 K才被确认容积，而它的光谱图像表现的十分复杂。在这种材料中不允许含糊的试穿被实行。尽管如此，阶段分离的证据已经放置。这是一个重要的向各个不同制冷的领域发展。(3) 在合成材料CeFeAs_0.1P_0.9O中，明显不同于CeFePO其他材料的磁性发展规律。菲尔德相关的改变结果给结论提供了有力的证据。大于 31（1/T1）的指令会显示为非传统的行为，这是由两种波复杂互相作用的结果。

目前的体系已经对最初的磁秩序提供了有价值的观点，推进了对铁磷基系列的化合物的研究。但是授权对铁磁化合材料的研究，由于铁磁的Kondo晶格，反铁磁特性和这类的电子导电性一起出现。

我们对 C Krellner 博士和 Q Si 教授表示由衷的感谢。在激烈的讨论如何使这个项目开始的时候，他们做出了很多的贡献，对这篇论文起到了很大的帮助。我们对用于仔细地阅读的 A Strydom 教授也是表示极大的感谢，并感谢他所提的意见以及对这篇文章所做的改善。

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

英语原文共 11 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

资料编号：[287088]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word