Kondo lattices with inequivalent local moments: Competitive vs. co-operative Kondo screening

While standard heavy fermion metals feature a single spin-1/2 local moment per unit cell, more complicated systems with multiple distinct local moments have been synthesized as well, with Ce_3Pd_20(Si,Ge)_6 being one example. Here, we discuss the physics of a Kondo lattice model with two local-moment sublattices, coupled with different Kondo couplings to conduction electrons. The phase diagram will be strongly modified from that of the standard Kondo lattice if the characteristic screening temperatures of the distinct moments are well separated. Therefore, we investigate the interplay between the two Kondo effects using a local self-energy approximation via slave bosons. We find that the two Kondo effects can either compete or co-operate depending on the conduction-band filling. In the regime of competition, small differences in the two Kondo couplings can lead to huge differences in the respective Kondo scales, due to non-trivial many-body effects. We also study the low-temperature properties of the collective heavy Fermi-liquid state and propose a connection to depleted Kondo lattice systems.Comment: 14 pages, 15 figure

Two-channel pseudogap Kondo and Anderson models: Quantum phase transitions and non-Fermi liquids

We discuss the two-channel Kondo problem with a pseudogap density of states, \rho(\w)\propto|\w|^r, of the bath fermions. Combining both analytical and numerical renormalization group techniques, we characterize the impurity phases and quantum phase transitions of the relevant Kondo and Anderson models. The line of stable points, corresponding to the overscreened non-Fermi liquid behavior of the metallic $r=0$ case, is replaced by a stable particle-hole symmetric intermediate-coupling fixed point for 0. For r>\rmax, this non-Fermi liquid phase disappears, and instead a critical fixed point with an emergent spin--channel symmetry appears, controlling the quantum phase transition between two phases with stable spin and channel moments, respectively. We propose low-energy field theories to describe the quantum phase transitions, all being formulated in fermionic variables. We employ epsilon expansion techniques to calculate critical properties near the critical dimensions $r=0$ and $r=1$, the latter being potentially relevant for two-channel Kondo impurities in neutral graphene. We find the analytical results to be in excellent agreement with those obtained from applying Wilson's numerical renormalization group technique.Comment: Added reference

Quantum criticality in helium 3 bi-layers and heavy fermions compounds

En dépit d efforts intenses tant sur le plan expérimental que théorique, la compréhension des propriétés physiques particulières des composés à fermions lourds reste un des problèmes ouverts majeurs de la physique de la matière condensée et nécessite de nouvelles approches. Particulièrement intéressant est le régime critique dans ces composés, une vaste région du diagramme de phases présentant des propriétés métalliques anormales, non expliquées par la théorie standard de Landau pour les métaux normaux. Ce régime est attribué à la présence d une transition de phase à température nulle entre différentes phases en compétition, mais n est pas encore compris en détails théoriquement. En particulier, la nature des modes critiques responsables d un tel régime n est pas totalement identifiée. Dans ce travail de thèse, nous considérons une des approches théoriques récentes proposées pour rendre compte des propriétés du régime critique. Cette approche est basée sur l idée que les modes critiques responsables de ce régime sont de nature non-magnétique et sont associés à la destruction de l effet Kondo , entre des impuretés magnétiques localisées et des électrons de conduction itinérants, au point critique quantique. Nous dérivons une expression analytique pour l énergie libre dans ce modèle en utilisant la fonctionnelle de Luttinger-Ward dans le cadre de la théorie d Eliasheberg. Les expressions obtenues incluent de manière transparente l effet des fluctuations critiques, intégrées de façon auto-cohérante. Le comportement de différentes quantités thermodynamiques est ensuite déduit à partir de ces expressions là. Le résultat obtenu est confronté à des expériences récentes sur des composés à fermions lourds ainsi que sur un système bi-couches d hélium 3 absorbées sur un substrat composé de graphite pour tester la validité d un tel modèle. En particulier, nous mettons en exergue ses succès et ses faiblesses.ORSAY-PARIS 11-BU Sciences (914712101) / SudocSudocFranceF