초록 ▼

본 연구의 최종목표는 무거운 페르미온 물질계의 양자상전이와 관련된 현상인 양자 임계점에서 일어나는 비페르미 액체 현상의 근원을 이해하는 것이다. 이를 위해서 양자임계점을 지닌 적은 치환계 시료의 탐색과 양질의 시료를 제작하고, 전기적·자기적·열적·광학적 특성조사 등의 종합적인 연구를 극저온·고자기장의 극한 환경 하에서 수행할 것이다.
무거운 페르미온 물질계의 양자상전이와 관련된 현상인 양자임계점에서 일어나는 비페르미 액체 현상의 근원을 이해하기 위해서 제 1차년도에서는 적당한 시료 탐색과 시료의 제작 및 기초적인 물성 연구를

본 연구의 최종목표는 무거운 페르미온 물질계의 양자상전이와 관련된 현상인 양자 임계점에서 일어나는 비페르미 액체 현상의 근원을 이해하는 것이다. 이를 위해서 양자임계점을 지닌 적은 치환계 시료의 탐색과 양질의 시료를 제작하고, 전기적·자기적·열적·광학적 특성조사 등의 종합적인 연구를 극저온·고자기장의 극한 환경 하에서 수행할 것이다.
무거운 페르미온 물질계의 양자상전이와 관련된 현상인 양자임계점에서 일어나는 비페르미 액체 현상의 근원을 이해하기 위해서 제 1차년도에서는 적당한 시료 탐색과 시료의 제작 및 기초적인 물성 연구를 수행하여 양자임계점을 지닌 새로운 무거운 페르미온 계인 $CeNi_{1-x}Co_xGe_2$를 발견하였다. 그리고 x=0.3에서 전기저항, 비열,자화율 등에서 양자상전이에 의한 비페르미액체 현상을 발견하였다.
제 2차년도에서는 이계의 상태도를 얻기 위해 열적인 특성 실험과 이론과의 비교를 수행하였고, 양자임계점 근처에서 초전도현상을 발견하기 위해 보다 자세한 치환을 시도하여 물성연구를 시도 하였다. 그러나 초전도현상은 발견되지 않았다. 또한 x 의 치환에 따른 TK의 변화를 이해하기 위해 XPS 실험과 NCA법을 이용한 이론과 의 비교를 수행하여 전자구조를 연구하였다. 이를 통해 $CeNi_{1-x}Co_xGe_2$계의 물성 변화는 Ni(Co)-3d와 Ce-4f와의 hybridization의 크기 변화에 의한 것임을 알아냈다.
제 3차년도에서는 $CeNi_{1-x}Co_xGe_2$에서 발견된 비페르미 액체 현상의 근원을 이해하기 위해 원적외영역부터 진공자외영역까지의 광범위한 영역에서 자세한 온도변화에 따른 빛반사율을 측정하였다. 또한 이 시료와 비교하기 위해 CeIn_{3-x}Sn_x$의 시료에서도 빛반사율을 측정하였다. 이 실험에서 적외영역의 흡수와 plasma 진동수의 감소가 발견되어, 이로부터 CeNi1-xCoxGe2에서의 비페르미액체현상의 근원은 local magnetic moment의 fluctuation에 의한 것이나 CeIn3-xSnx의 비페르미액체현상은 SDW instability에 의한 것임을 알 수 있었다.
1. 양자임계점을 지닌 새로운 무거운 페르미온 계 CeNi1-xCoxGe2의 발견
2. $CeNi_{1-x}Co_xGe_2$의 양자임계점에서 비페르미 액체 현상 발견
3. $CeNi_{1-x}Co_xGe_2$의 비페르미 액체 현상은 local magnetic moment의 fluctuation에 의한 것임을 발견함.
4. SCI논문을 11개 발행했고, 현재 4개 투고 중에 있다.
5. 국제학회에서 20개의 논문을 발표하였다.

Abstract ▼

Our aim in this subject is to understand anomalous phenomena of heavy fermion systems due to a quantum phase transition such as non-Fermi liquid near quantum critical point. In order to achieve this purpose, we need to prepare high-quality single crystals, study systematically their physical propert

Our aim in this subject is to understand anomalous phenomena of heavy fermion systems due to a quantum phase transition such as non-Fermi liquid near quantum critical point. In order to achieve this purpose, we need to prepare high-quality single crystals, study systematically their physical properties, and make a complete description of quantum phase transition of heavy fermion system.
For understanding non-Fermi liquid behaviors near a quantum critical point(QCP) the contents consists of three parts. In Part I, we have found the new heavy fermion system $CeNi_{1-x}Co_xGe_2$ possessing the quantum critical point and we have made their crystals. We also found that the sample of x=0.3 shows a quantum critical point and shows non-fermi-liquid behaviors in the electrical resistivity, the specific heat and the magnetic susceptibility. In Part II, we have obtained the detail phase diagram of $CeNi{1-x}Co_xGe_2$ system from the simulation of the specific heat and the magnetic susceptibility using the Coqblin-Schrieffer model. For finding the superconductivity near the quantum critical point we tried to make the crystal with detail x but the superconductivity hasn't been found. We have measured the temperature dependence of XPS for $CeNi_{1-x}Co_xGe_2$ system. From the simulation of results using NCA method we know that physical properties are mainly based on the hybridization between Co-3d and Ce-4f and we understand the increase of TK with x. In Part III, we have measured CeNi1-xCoxGe2 system and CeIn3-xSnx, which is the heavy fermion with 3D-coherence, the reflectivity from far infrared to ultraviolet regions at a lot of temperatures for understanding of the mechanism for non-fermi-liquid behaviors found in CeNi1-xCoxGe2 system. We can found the infrared absorptions and the reduction of plasma frequency.
These phenomena disappear at QCP of $CeNi_{1-x}Co_xGe_2$ system but are observed below QCP of CeIn3-xSnx. This implies that the non-fermi-liquid behaviors in $CeNi_{1-x}Co_xGe_2$ system is due to the fluctuation of local magnetic moment and those in $CeIn_{3-x}Sn_x$ is due to the SDW instability.
1. We found new heavy fermion system $CeNi_{1-x}Co_xGe_2$.
2. We observed non-fermi-liquid behaviors near the quantum critical point of $CeNi_{1-x}Co_xGe_2$.
3. We found that non-fermi-liquid behaviors in $CeNi_{1-x}Co_xGe_2$ come from the local magnetic moment fluctuation.
4. Eleven SCI papers have been published and four SCI papers is under a preparation from this program.
5. Twenty research results have been presented in international conferences

목차 Contents

• Ⅰ. 연구계획 요약문...3
• 1. 국문요약문...3
• Ⅱ. 연구결과 요약문...4
• 1. 국문요약문...4
• 2. 영문요약문...5
• Ⅲ. 연구내용...6
• 1. 서론...6
• 2. 연구방법 및 이론...8
• 3. 결과 및 고찰...16
• 4. 결론...33
• 5. 인용문헌...34