Fermi and non-Fermi liquid states in Ce(Ru(1-x)Rh(x))2Si2 studied by muon SR

Abstract

The phase diagram of Ce(Ru(1-x)Rh(x))2Si2 shows two distinct magnetic regions. For x is greater than 0.03 and smaller than 0.4, a SDW (Spin Density Wave) transition takes place by nesting of quasi particle bands, although the ground state remains essentially Fermi liquid. The SDW is magnetically modulated by the wave vector q(0 0 k) where k varies with x. Above x = 0.5 an antiferromagnetic ordering occurs. Thus, there are 3 quantum critical points at x = 0.03, 0.4 and 0.5. At x = 0.03, the susceptibility, specific heat and resistivity show a Fermi liquid behavior and the relaxation rate of muon spin increases with the temperature dependence of T(exp -0.3) with decreasing temperature due to the short range (antiferro)magnetic correlations. On the contrary, at x = 0.5, non-Fermi liquid behavior is observed in the specific heat and resistivity measurements, and the relaxation rate of muon spin increases rather rapidly below about 2 K, and the increasing stops below 0.7 K, suggesting dynamical fluctuations of finite size (antiferro)magnets.

Ce(Ru(1-x)Rh(x))2Si2の状態図は2つの異なる磁場領域を示す。0.03<x<0.4においては、基底状態では基本的にフェルミ液体であるが、準粒子帯のネスティングによりスピン密度波(SDW)転移が起きる。このSDWは波数ベクトルq(0 0 k)により磁気的に変化する。ここでkはxとともに変化し、xが0.5以上で反強磁性秩序が生じる。このように、x=0.03、0.4、0.5で、3つの量子臨界点が生ずる。x=0.03では磁化率や比熱、電気抵抗はフェルミ流体としての振舞いをする。そこではミューオンのスピン緩和速度は、短距離(反強)磁性相関のために、温度降下に伴いT(exp -0.3)の温度依存性をもって増加する。これに反して、x=0.5では、比熱および電気抵抗測定において、非フェルミ液体の振る舞いが見られる。ミューオンのスピン緩和速度は、約2K以下で急激に増加する。0.7K以下で、この増加は止まる。このことは(反強磁性)磁石の有限サイズの力学的変動を示唆する。