R. R. Urbano

Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)

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P. G. Pagliuso

Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)

C. Rettori

Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)

Z. Fisk

University of California, Irvine

S. B. Oseroff

San Diego State University

J. L. Sarrao

Los Alamos National Laboratory

P. F. S. Rosa

Los Alamos National Laboratory

G. G. Lesseux

Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)

T. M. Garitezi

Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)

N. J. Curro

University of California, Davis

C. Adriano

Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)

Cooperative Institutions

Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)

Los Alamos National Laboratory

Florida State University

National High Magnetic Field Laboratory

Universidade de São Paulo

Centre National de la Recherche Scientifique

Comisión Nacional de Energía Atómica

Universidade Federal do ABC

Japan Atomic Energy Agency

Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids

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Research Field

Interacting Antiferromagnetic Droplets in Quantum CriticalCeCoIn5

Physical Review Letters (2007)

R. R. Urbano Ben-Li Young N. J. Curro J. D. Thompson Long Pham

The heavy fermion superconductor CeCoIn5 can be tuned between superconducting and antiferromagnetic ground states by hole doping with Cd. Nuclear magnetic resonance data indicate that these two orders coexist microscopically with an ordered moment approximately 0.7 microB. As the ground state evolves, there is no change in the low-frequency spin dynamics in the disordered state. These results suggest that the magnetism emerges locally in the vicinity of the Cd dopants.

Magnetism

10.1103/physrevlett.99.146402

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Magnetic polaron and Fermi surface effects in the spin-flip scattering ofEuB6

Physical Review B (2004)

R. R. Urbano P. G. Pagliuso C. Rettori S. B. Oseroff J. L. Sarrao

The spin-flip scattering (SFS) between conduction and $4{f}^{7}\phantom{\rule{0.3em}{0ex}}{\mathrm{Eu}}^{2+}$ $(^{8}S_{7∕2})$ electrons in the paramagnetic phase of $\mathrm{Eu}{\mathrm{B}}_{6}$ $(T\ensuremath{\geqslant}2{T}_{c}\ensuremath{\simeq}30\phantom{\rule{0.3em}{0ex}}\mathrm{K})$ is studied by means of electron spin resonance (ESR) at three frequencies. The single Dysonian resonance observed in all cases suggests a metallic environment for the ${\mathrm{Eu}}^{2+}$ ions. The ESR at high field, $H\ensuremath{\simeq}12.05\phantom{\rule{0.3em}{0ex}}\mathrm{kG}$ $(\ensuremath{\nu}\ensuremath{\simeq}33.9\phantom{\rule{0.3em}{0ex}}\mathrm{GHz})$, has an anisotropic linewidth with cubic symmetry. The low-field, $1.46\phantom{\rule{0.3em}{0ex}}\mathrm{kG}$ $(4.1\phantom{\rule{0.3em}{0ex}}\mathrm{Ghz})$ and $3.35\phantom{\rule{0.3em}{0ex}}\mathrm{kG}$ $(9.5\phantom{\rule{0.3em}{0ex}}\mathrm{GHz})$, ESR linewidths are unexpectedly broader and have a smaller anisotropy than at the higher field. The unconventional narrowing and anisotropy of the linewidth at higher fields are indicative of a homogeneous resonance and microscopic evidence for a strong reduction in spin-flip scattering between the spins of ${\mathrm{Eu}}^{2+}$ and the states in the electron and hole pockets at the $X$ points of the Brillouin zone by magnetic polarons.

10.1103/physrevb.70.140401

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Citations (37)

Studies of the magnetic properties of Amorphous Mn-doped GaAs Thin Films

Bulletin of the American Physical Society (2005)

W. Iwamoto R. R. Urbano C. Rettori P. G. Pagliuso J.H.D. da Silva

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Propriedades magnéticas de sistemas com elétrons fortemente correlacionados : MgB2 supercondutor, CaB6 semicondutor e, EuB6 semi-metálico ferromagnético

R. R. Urbano C. Rettori

Esta tese e o resultado da investigacao de dois temas principais: o composto supercondutor MgB2 e o sistema semicondutor Ca1-xRxB6 dopado com terras raras R. O composto MgB2 e conhecido desde 1950, porem, so recentemente foi descoberto como sendo um supercondutor (tipo II) com uma temperatura critica Tc @ 40 K. Esta descoberta realimentou o interesse nos materiais supercondutores nao-oxidos, iniciando assim a procura por supercondutividade em varios outros compostos como, por exemplo, MgCNi3 e recentemente, diamante. A motivacao do ponto de vista de Ressonância Paramagnetica Eletronica (RPE) se da pela possibilidade de estudar o estado supercondutor misto numa ampla faixa de temperatura, via a ressonância dos eletrons de conducao (CESR). Utilizando as frequencias de microondas de 4.1 GHz (banda S) e 9.5 GHz (banda X), o campo de ressonância (H r para g ~ 2:00) assume valores entre Hc1< Hr « Hirr £ Hc2 e, consequentemente, os eletrons de conducao certamente estarao sondando a Distribuicao de Campo Magnetico Interno (DCMI) gerada pela rede de vortices de MgB2. Com a atencao voltada as propriedades do estado misto deste supercondutor, apresentamos nesse trabalho a primeira, direta e nao ambigua observacao da DCMI, juntamente com o efeito de desancoramento da rede de linhas de fluxo. Determinamos a temperatura de desancoramento Tp (v), a qual separa o regime de movimento viscoso do regime de aprisionamento de vortices. Tambem propomos um diagrama de fases supercondutor para a regiao de baixos campos magneticos para nossa amostra estequiometrica. Comparativamente ao estudo do composto estequiometrico, estudamos amostras de Mg1-xB2(0 £ x £ 0.15). Para x ~ 0.15, encontramos a presenca de duas linhas de ressonância, sugerindo uma possivel segregacao de fases. Alem disso, a maior Tp encontrada, e o mais rapido alargamento e distorcao da largura de linha do CESR no estado misto, comparados a amostra estequiometrica, sao ambos consistentes com uma maior concentracao de defeitos. Os hexaboretos RB6 (R = terra rara ou metais alcalinos terrosos) pertencem a uma classe de materiais que esta sendo extensivamente estudada atualmente. Eles cristalizam numa rede cubica simples tipo CsCl, e exibem um vasto universo de fascinantes propriedades fisicas. Metais de bandas simples (LaB6), magnetos de momento local convencional (GdB6), sistemas de denso comportamento Kondo (CeB6) ou ainda ferromagnetismo (FM) de baixa densidade de portadores em sistemas com momentos localizados como EuB6, fazem parte deste grupo. Esta riqueza de fenomenos, combinada a simplicidade cristalografica, torna os hexaboretos um sistema ideal para se estudar as propriedades magneticas e eletronicas destes compostos. Recentemente, foi encontrado que CaB6 dopado com impurezas de La 3+ (0.5%) exibe um FM (0.07 m B/La) em alta temperatura (Tc ~ 600 - 900 K), sem que os elementos constituintes tenham orbitais d ou f parcialmente preenchidos. Enorme esforco tanto teorico quanto experimental foi devotado para esclarecer esta intrigante propriedade, na tentativa de estabelecer a origem deste WF e seu relacionamento com a natureza condutora real de CaB6 dopado com R. Particularmente, encontramos em nosso estudo atraves da tecnica de RPE em monocristais de CaB6 dopados com Gd 3+, que o processo de dopagem e nao-homogeneo, apresentando diferentes regimes de concentracao, inclusive coexistencia de fases isolante e metalica. Este resultado sugere que uma abrupta mudanca no ambiente local do Gd 3+ , associada a transicao metal-isolante, pode estar ocorrendo. A configuracao eletronica de Eu 2+ e identica a do Gd 3+ (4f 7 , 8 S 7/2). No entanto, o efeito da dopagem de Gd 3+ e Eu 2+ em CaB6 e diferente: Eu 2+ tem a mesma valencia de Ca 2+ enquanto Gd 3+ doa um eletron extra ao sistema, criando um estado doador tipo-hidrogenio. Acreditamos que a transicao isolante/metal revelada pela forma de linha de RPE possa ser alcancada quando estes estados ligados de Gd doadores se sobrepoem e comecam a formar uma rede percolativa. Desde que nem todos os sitios de Gd participam desta rede, uma coexistencia de regioes metalicas e isolantes nao e uma observacao improvavel, como observado em nossos resultados. De um outro lado, a substituicao de Ca2+ por impurezas de Eu 2+ nao produz um estado ligado doador, mas a invariância translacional quebrada da rede deve introduzir um estado localizado separado da banda de valencia/conducao. Supoe-se entao que a dopagem de Eu 2+ forma uma banda de impurezas. No entanto, somente em um regime de muito alta concentracao, estas impurezas formariam o estado percolativo, o que tambem encontra suporte em nossos resultados experimentais. Em contraste ao caso de CaB6, o composto EuB6 e um material semi-metalico bem estabelecido que apresenta um ordenamento FM em Tc » 15 K. Investigacoes das propriedades fisicas de EuB6 foram realizadas essencialmente atraves de experimentos de RPE e de transporte. Nosso estudo mostrou que os comportamentos observados na largura de linha DH dos espectros de RPE, e na anisotropia da magneto-resistencia, estao associados a presenca de polarons magneticos e efeitos de superficie de Fermi, uma vez que esta ultima e de fato anisotropica (elipsoides de revolucao nos pontos X da Zona de Brillouin). Concluimos do estudo em Ca1-xRxB6 (R = Gd 3+ e Eu 2+ ) que, uma vez alcancado o estado percolativo (estado metalico), efeitos da anisotropica superficie de Fermi podem ser observados atraves de DH, uma vez assumido que o processo de relaxacao dominante e o mecanismo de espalhamento de spin eletronico (spin-flip scattering). Para o caso particular de Eu 2+ em CaB6, efeitos polaronicos, a exemplo de EuB6, sao tambem observados em DH Abstr

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Structural and Magnetic Studies in BiMnO_3

APS (2002)

Aírton Abrahão Martin R. R. Urbano C. Rettori Armando Garcia-Perez Í. Torriani

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Anharmonic rattling vibrations effects in the ESR of Er³⁺doped SmB₆Kondo insulator

AIP Advances (2017)

G. G. Lesseux P. F. S. Rosa Z. Fisk P. Schlottmann P. G. Pagliuso

We report X-band Electron Spin Resonance (ESR) experiments on ≈ 0.2% and ≈ 0.7 % Er3+ doped SmB6 at low temperature (4 K - 40 K). The crystal field ground state of Er3+ in SmB6 is a Γ8 quartet with a nearby Γ6 excited doublet. The angular dependence of the resonances is not consistent with transitions between pure cubic crystal field states. The data were interpreted in terms of a dynamic Jahn-Teller (JT) effect by a coupling to Γ3 vibrational modes, which we propose to originate from the rattling of the small Er3+ ions in the large SmB6 cage. Our data show an anisotropic pair of E and E’ resonances at g ≈ 4.4 and two nearly isotropic signals at g ≈ 5.8, one intense and narrow (A vibrational mode) and the other broad and faint, which we attribute to Er3+ ions at lattice sites which are strongly affected by strain, defects and/or extrinsic Al impurities that inhibits the JT effects. Our results are in general consistent with those previously reported by Sturm et al. In addition to the angular dependence of the lines, we discuss the intensities, g-values and the linewidths of the Er3+ transitions as a function of temperature.

Jahn–Teller effect

10.1063/1.4974914

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NMR Studies of CeCoIn$_5$ below 1K

Bulletin of the American Physical Society (2006)

N. J. Curro Ben-Li Young R. R. Urbano R. Movshovich J. L. Sarrao

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Evolution from insulator (x=0.003) to metal (x=1) of the Eu2+ local environment in Ca1−xEuxB6

Journal of Applied Physics (2005)

R. R. Urbano P. G. Pagliuso C. Rettori P. Schlottmann Satoru Nakatsuji

The local environment of Eu2+ (4f7, S=7∕2) in Ca1−xEuxB6(0.003⩽x⩽1.00) is studied by means of electron spin resonance (ESR). For x≲0.07 the resonances have Lorentzian line shape, indicating an insulating environment for the Eu2+ ions. For x≳0.07, the lines broaden and become Dysonian in shape, suggesting a change to metallic environment for the Eu2+ ions, anticipating the semimetallic character of EuB6. The broadening is attributed to a spin-flip scattering relaxation process due to the exchange interaction between conduction and Eu2+4f electrons. High field ESR measurements for x≳0.30 reveal narrower and anisotropic linewidths, which are attributed to magnetic polarons and Fermi surface effects, respectively.

Exchange interaction

10.1063/1.1855612

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NMR study of the Cd-doped CeCoIn$_{5}$ heavy-fermion superconductor

Bulletin of the American Physical Society (2007)

R. R. Urbano N. J. Curro J.D. Thompson Ben-Li Young Long Pham

Heavy fermion superconductor

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Microscopic Evidence for Field-Induced Magnetism inCeCoIn5

Physical Review Letters (2007)

Ben-Li Young R. R. Urbano N. J. Curro J. D. Thompson J. L. Sarrao

We present NMR data in the normal and superconducting states of CeCoIn5 for fields close to H(c2)(0)=11.8 T in the ab plane. Recent experiments identified a first-order transition from the normal to superconducting state for H>10.5 T, and a new thermodynamic phase below 290 mK within the superconducting state. We find that the Knight shifts of the In(1), In(2), and the Co are discontinuous across the first-order transition and the magnetic linewidths increase dramatically. The broadening differs for the three sites, unlike the expectation for an Abrikosov vortex lattice, and suggests the presence of static spin moments in the vortex cores. In the low-temperature and high-field phase, the broad NMR lineshapes suggest ordered local moments, rather than a long-wavelength quasiparticle spin density modulation expected for an FFLO phase.

Knight shift

Magnetism

10.1103/physrevlett.98.036402

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