npsm 새물리 New Physics : Sae Mulli

pISSN 0374-4914 eISSN 2289-0041
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Article

Research Paper

New Phys.: Sae Mulli 2020; 70: 637-645

Published online August 31, 2020 https://doi.org/10.3938/NPSM.70.637

Copyright © New Physics: Sae Mulli.

Study of the Electronic Structure for Ce(Fe$_{0.4}$Co$_{0.6}$)$_2$ and CeCo$_2$ Compounds

Ce(Fe$_{0.4}$Co$_{0.6}$)$_{2}$와 CeCo$_{2}$ 화합물에 대한 전자구조 연구

En-Jin CHO*1, Byung-Hee choi2, Jai-Kwan JUNG2, Ran-Ju JUNG2, Je-Geun park2, Takayuki MURO3, Shigemasa SUGA4

1Department of Physics, Chonnam National University, Gwangju 61186, Korea

2Department of Physics, Seoul National University, Seoul 08826, Korea
3Japan Synchrotron Radiation Research Institute, Sayogun, Hyogo 679-5198, Japan
4Department of Material Physics, Osaka University, Osaka 560-8531, Japan

Correspondence to:ejcho@chonnam.ac.kr

Received: April 19, 2020; Revised: June 17, 2020; Accepted: July 5, 2020

Abstract

For Ce(Fe$_{0.4}$Co$_{0.6}$)$_{2}$ and CeFe$_{2}$ compounds, we obtained Fe/Co $3d$ and Ce $4f$ spectra by using photoelectron spectroscopy. With the Anderson impurity Hamiltonian, we analyzed theoretically the Ce $4f$ spectra of two compounds. Not only a bulk contribution but also a surface contribution to the Ce $4f$ spectrum is needed to explain the experimental Ce $4f$ spectrum, For the Ce(Fe$_{0.4}$Co$_{0.6}$)$_{2}$ compound, we obtained a theoretical bulk $4f$ spectrum by using a bare $f$ electron binding energy, $\epsilon_{f}^ B $, to be 0.90 eV and the average hybridization between a $f$ and conduction electrons, $\Delta_{av}^B$, to be 47.6 meV. From the theoretical results of the Ce(Fe$_{0.4}$Co$_{0.6}$)$_{2}$ compound, the number of $4f$ electrons, $n_{f}^B$, is 0.88 and the Kondo temperature, $T_{K}$, is 261K. For the CeCo$_{2}$ compound, we obtained a theoretical bulk $4f$ spectrum, $n_{f}^B$=0.80 and $T_{K}$=691K with $\epsilon_{f}^ B $=0.90 eV and $\Delta_{av}^B$=61.5 meV.

Keywords: Resonant Photoemission Spectroscopy, Electronic Structure

광전자분광법 실험으로 Ce(Fe$_{0.4}$Co$_{0.6}$)$_{2}$와 CeCo$_{2}$ 화합물의 Fe/Co $3d$ 전자 스펙트럼과 Ce $4f$ 전자 스펙트럼을 얻었다. 앤더슨 불순물 모형 해밀토니안을 사용해서 Ce $4f$ 전자 스펙트럼을 이론적으로 분석했다. 실험 Ce $4f$ 전자 스펙트럼을 설명하기 위해서 덩어리 Ce 외에도 표면 Ce 원자들이 기여하는 $4f$ 전자 스펙트럼이 필요하다. Ce(Fe$_{0.4}$Co$_{0.6}$)$_{2}$ 화합물에서 맨 $f$ 전자 결합에너지 $\epsilon_{f}^ B $는 0.90 eV와 $4f$ 전자와 전도전자 사이의 평균 혼성상호작용 $\Delta_{av}^B$는 47.6 meV를 사용해서 덩어리 Ce $4f$ 전자 스펙트럼을 얻었다. 이론적인 계산결과에 의하면 $4f$ 전자 수 $n_{f}^B$는 0.88 이고 콘도 온도 $T_{K}$는 261K 이다. CeCo$_{2}$ 화합물에서 $\epsilon_{f}^ B $는 0.90 eV와 $\Delta_{av}^B$는 61.5 meV를 사용해서 덩어리 Ce $4f$ 전자 스펙트럼과 $n_{f}^B$는 0.80 및 $T_{K}$는 691K를 얻었다.

Keywords: 공명광전자분광 실험, 전자구조연구

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