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Department of Physics & Astronomy

[김윤식/허순상 박사, 김창영 교수] FeTe의 콘도 상호작용과 자기 질서에서의 잠재적 역할 (Nature Communications 논문 게재)

2023-07-13l 조회수 842

Kondo interaction in FeTe and its potential role in the magnetic order

d-전자 물질의 다양성은 많은 이색적인 콘도 효과 관련 현상이나 상관관계 중심의 위상학적 콘도 절연체와 같은 새로운 물질 상태로 이어질 수 있기 때문에 d-전자 무거운 페르미온 상태를 찾는 것은 중요한 주제였다. 그러나 지금까지 d-전자 무거운 페르미온 시스템에 대한 직접적인 분광학적 증거를 찾는 것은 어려웠다. 본 연구에서는 각도 분해능 광전자 분광법, 주사 터널링 분광법 및 수송 특성 측정을 통해 반자성 금속인 FeTe에서 콘도 격자 거동을 직접적으로 관찰하였다. 콘도 격자 거동은 저온에서 날카로운 준입자 및 파노형 터널링 스펙트럼의 출현으로 나타난다. 수송 특성 측정은 저온 페르미 액체 형태의 거동을 확인하고 온도 상승에 따른 연속적인 코히어런트-비코히어런트 크로스오버를 보여준다. 이러한 콘도 격자 거동은 국소화된 Fe 3dxy와 분산된 Te 5pz 궤도 사이의 혼성화의 결과로 해석된다. 이러한 결과는 콘도 격자 거동과 장거리 자기 질서 사이의 예상되지 않았던 협력을 강력하게 시사한다.

Finding d-electron heavy fermion states has been an important topic as the diversity in d-electron materials can lead to many exotic Kondo effect-related phenomena or new states of matter such as correlation-driven topological Kondo insulator. Yet, obtaining direct spectroscopic evidence for a d-electron heavy fermion system has been elusive to date. Here, we report the observation of Kondo lattice behavior in an antiferromagnetic metal, FeTe, via angle-resolved photoemission spectroscopy, scanning tunneling spectroscopy and transport property measurements. The Kondo lattice behavior is represented by the emergence of a sharp quasiparticle and Fano-type tunneling spectra at low temperatures. The transport property measurements confirm the low-temperature Fermi liquid behavior and reveal successive coherent-incoherent crossover upon increasing temperature. We interpret the Kondo lattice behavior as a result of hybridization between localized Fe 3dxy and itinerant Te 5pz orbitals. Our observations strongly suggest unusual cooperation between Kondo lattice behavior and long-range magnetic order.

Authors: Younsik Kim, Min-Seok Kim, Dongwook Kim, Minjae Kim, Minsoo Kim, Cheng-Maw Cheng, Joonyoung Choi, Saegyeol Jung, Donghui Lu, Jong Hyuk Kim, Soohyun Cho, Dongjoon Song, Dongjin Oh, Li Yu, Young Jai Choi, Hyeong-Do Kim, Jung Hoon Han, Younjung Jo, Ji Hoon Shim, Jungpil Seo, Soonsang Huh*, Changyoung Kim*