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自旋-轨道耦合型莫特绝缘体Sr2IrO4的高压拉曼光谱 被引量:1

Raman Scattering of Spin-Orbit Mott Insulator Sr2IrO4 at High-Pressure
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摘要 5d过渡金属化合物内部的电子相互作用(U)、自旋-轨道耦合(SOC)、晶体场效应呈现既耦合又竞争的复杂关系。这些耦合竞争关系可以在温度、磁场或压力调控下诱发许多新奇的电磁性质,成为当前凝聚态物理的研究热点之一。通过对目前研究最多的化合物Sr2IrO4单晶进行常温高压下的拉曼光谱分析发现,加压至19.6~22.2 GPa时,拉曼光谱在波数为199 cm–1处出现新峰,清楚表明结构发生了相变,而该相变在此前一直无法确认。进一步的研究表明:这种结构相变的发生独立于低温下的磁性相变,可以通过自旋-轨道耦合对高压下Sr2IrO4的磁有序消失起到决定性作用。实验结果揭示了利用莫特绝缘体晶格变化来调控其电磁特性的新途径,也为未来设计新型功能材料提供了新思路。 The interplays of electron-electron interaction(U),spin-orbit coupling(SOC),and crystal field effects in the 5d transition metal oxides are complex,which can be turned by external fields to induce many novel electromagnetic phenomena and become one of hot topics in condensed matter physics.In this study,the Raman spectroscopy is carried out on single crystals of Sr2IrO4 at room temperature.We discover that when pressure reaches 19.6 GPa to 22.2 GPa,a new peak appears at a wavenumber of 199 cm-1 in the Raman spectra,accompanied with some anomalous changes of other Raman peaks.This result clearly evidences a structural phase transition occurs,although the existence of the such a transition has been long debated.The structural phase transition is independent of the magnetic phase transition at low temperature,but plays a dominant role in the magnetic ordering transition,owing to the strong spin-orbit coupling.This discovery promises a new way tune electromagnetic properties in the 5d Mott insulators and also provides a new idea to design novel functional materials in the future.
作者 尹霞 张建波 丁阳 YIN Xia;ZHANG Jianbo;DING Yang(Center for High Pressure Science&Technology Advanced Research,Beijing 100096,China)
出处 《高压物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期20-27,共8页 Chinese Journal of High Pressure Physics
基金 国家重点研发计划(2018YFA0305703) 国家自然科学基金委-中国工程物理研究院NSAF联合基金(U1930401) 国家自然科学基金(11874075) 科学挑战专题(TZ2016001)。
关键词 莫特绝缘体 铱酸盐 拉曼散射 高压 Mott insulator iridate Raman scattering high pressure
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