We report neutron scattering experiments probing the influence of uniaxial strain on both the magnetic and structural order parameters in the parent iron pnictide compound, BaFe$_2$As$_2$. Our data show that modest strain fields along the in-plane orthorhombic b-axis can affect significant changes in phase behavior simultaneous to the removal of structural twinning effects. As a result, we demonstrate in BaFe$_2$As$_2$ samples detwinned via uniaxial strain that the in-plane C$_4$ symmetry is broken by \textit{both} the structural lattice distortion \textit{and} long-range spin ordering at temperatures far above the nominal (strain-free), phase transition temperatures. Surprising changes in the magnetic order parameter of this system under relatively small strain fields also suggest the inherent presence of magnetic domains fluctuating above the strain-free ordering temperature in this material.
Uniaxial pressure effect on the magnetic ordered moment and transition temperatures in BaFe$_{2-x}T_x$As$_2$ ($T=$Co, Ni)
我们使用中子衍射和μ子自旋弛豫研究了面内单轴压力对BaFe $_2$ As $_2$及其Co和Ni取代成员中反铁磁(AF)正交相的影响。在低温AF有序状态下,使正交晶体去孪晶所需的单轴压力也增加了磁有序矩,对于BaFe $_{1.9}$ Co $_{0.1}$ As $_2$,在40 MPa下达到11 $\%$的增加,并且对于BaFe $_{1.915}$ Ni $_{0.085}$ As $_2$,达到15 $\%$的增加。我们还观察到的AF有序温度($T_N$)的增加约0.25 K/MPa的所有化合物,符合密度泛函理论计算,揭示更好的费米表面嵌套巡游电子单轴压力下。结合动力学平均场理论和密度泛函理论,得到了磁有序矩的掺杂依赖性,表明在最佳超导性附近,压力诱导的磁有序矩增加与量子涨落和附近的电子相变密切相关.
Uniaxial strain detwinning of CaFe2As2 and BaFe2As2: optical and transport study
砷化铁超导体的母体化合物$A$ Fe $_{2}$ As $_{2}$($A$ =Ca,Sr,Ba)在温度$T_{\mathrm{TO}}$为135至205 K(取决于碱土元素)时经历四方晶系到正交晶系的结构转变。在$T_{\mathrm{TO}}$下方,独立式晶体分裂成相等分布的结构域,其掩盖了材料的固有的、面内的、各向异性的性质。在这里,我们演示了一种方法,机械解孪晶的CaFe $_{2}$ As $_{2}$和BaFe $_{2}$ As $_{2}$。偏振光成像和同步辐射$X$ -射线测量表明,脱孪晶几乎完全,并且是可逆的,应变释放后孪晶图案恢复。在孪晶和去孪晶状态的电阻率测量表明,电阻率,$ρ$,沿正交$a_{o}$ -轴减小,但沿正交$b_{o}$ -轴在两种化合物中增加。紧接在$T_{\mathrm{TO}}$之下,对于Ca和Ba化合物,比率$ρ_{bo}/ ρ_{ao}$分别= 1.2和1.5。与CaFe $_{2}$ As $_{2}$相反,BaFe $_{2}$ As $_{2}$在名义上的四元相中显示出各向异性,这表明在BaFe $_{2}$ As $_{2}$中波动在$T_{\mathrm{TO}}$以上起的作用比在CaFe $_{2}$ As $_{2}$中更大,或者存在更高的温度交叉或相变。
Elasto-Raman scattering: arsenic optical phonon as a probe of nematicity in BaFe$_2$As$_2$
本文报道了铁基超导体母体化合物BaFe $_2$ As $_2$在可调单轴应变下的Raman散射研究。我们证明了偏振分辨砷(As)声子强度可以用来监测作为温度和应变的函数的砷序参量。在低温下,我们用它来跟踪连续的和可逆的取向下可变应变下的有序相的有序畴。在较高的温度下,应变下的As声子强度的演变反映了接近于$T_S$的增强的极化率。它的温度依赖性下的强应变以下定性的预期行为的伊辛序参量下的对称性破缺场。我们的弹性拉曼研究说明了选择性的各向异性应变相结合的对称解决的探针,如拉曼散射的兴趣。弹性拉曼散射可以应用于各种各样的量子材料,其中单轴应变调谐电子顺序。
Effect of tensile stress on the in-plane resistivity anisotropy in BaFe2As2
通过电阻率随温度的变化、X射线衍射和定量偏振光成像,研究了单轴拉伸应力和应变对砷化铁超导体BaFe $_2$ As $_2$结构/磁性转变的影响。我们表明,应变诱导一个可测量的单轴结构畸变以上的一阶磁过渡和显着涂抹的结构转变。这种响应不同于在另一种母体化合物SrFe $_2$ As $_2$中发现的响应,其中耦合的结构和磁性跃迁是强烈的一阶跃迁。这种结构响应的差异解释了BaFe $_2$ As $_2$中转变上方的平面电阻率各向异性。这一结论得到了单轴应变对电阻率各向异性影响的Ginzburg-Landau型唯象模型的支持。
Anisotropic quasiparticle coherence in nematic BaFe$_2$As$_2$ studied with strain-dependent ARPES
铁基超导体中有序的标志是电阻率各向异性,但尚不清楚准粒子色散、寿命和相干性在多大程度上起作用。虽然Fe $d_{xz}$和$d_{yz}$分散体的提升简并度已被广泛研究,但对其他两个因素知之甚少。本文将原位应变调谐与ARPES相结合,研究了BaFe $_2$ As $_2$的谱权的非线性响应。的ARPES谱的对称性分析表明,$d_{xz}$带增益准粒子谱的权重相比,$d_{yz}$带的负反对称应变$Δε_{yy}$,这表明相同的响应内的α相。我们的结果是兼容的$d_{xz}$和$d_{yz}$轨道内的Hund的金属图片的不同的相干性。我们还讨论了轨道混合的影响。
Direct observation of spin excitation anisotropy in the paramagnetic orthorhombic state of BaFe$_{2-x}$Ni$_x$As$_2$
我们用输运和非弹性中子散射测量研究了铁磷属元素化物BaFe $_{2-x}$ Ni $_{x}$ As $_{2}$($x=0,0.03$)的单晶,它在$T_s$处表现出四方晶到正交晶的结构转变,在$T_N$($T_s\geq T_N$)处表现出条纹反铁磁有序.利用可调单轴压力装置,研究了不同压力条件下晶体在反铁磁波矢$S_1(1,0)$及其90 $^\circ$旋转波矢$S_2(0,1)$下的输运和自旋激发特性。我们发现,所需的单轴压力去孪晶和维持单畴正交反铁磁相的BaFe $_{2-x}$ Ni $_{x}$作为$_{2}$诱导电阻率和自旋激发各向异性在温度高于零压力$T_s$。在单轴无压退孪晶样品中,$S_1(1,0)$和$S_2(0,1)$之间的自旋激发各向异性首先出现在$T_s$下面的顺磁正交相中。这些结果与自旋自旋理论的预测一致,表明铁磷属元素化物中不存在高于$T_s$的结构或相变。
Impact of Uniaxial Pressure on Structural and Magnetic Phase Transitions in Electron-Doped Iron Pnictides
利用中子共振自旋回波和拉莫尔衍射研究了单轴压力对铁磷属元素化物BaFe $_{2-x}$ Ni $_{x}$ As $_{2}$($x=0,0.03,0.12$)、SrFe $_{1.97}$ Ni $_{0.03}$ As $_2$和BaFe $_2$(As $_{0.7}$ P $_{0.3}$)$_2$的四方-正交结构($T_s$)和反铁磁(AF)相变的影响.在反铁磁有序的BaFe $_{2-x}$ Ni $_{x}$ As $_{2}$和SrFe $_{1.97}$ Ni $_{0.03}$ As $_2$ with $T_N$和$T_s$($T_N\leq T_s$)中,样品去孪晶所需的单轴压力也会增加$T_N$,消除结构转变,并在所有温度下引起正交晶格畸变。通过比较压力引起的晶格参数变化的温度和掺杂依赖性与从输运和超声测量获得的弹性电阻和极化率,我们的结论是,在电子欠掺杂铁磷属元素化物的顺磁状态中发现的平面电阻率各向异性敏感地取决于磁相变的性质以及单轴压力引起的晶格畸变和电子抗氧化敏感性
Probing the reconstructed Fermi surface of antiferromagnetic BaFe$_2$As$_2$ in one domain
利用角分辨光电子能谱(ARPES)研究了铁基超导体的原型母体化合物BaFe $_2$ As $_2$的电子结构。我们的高分辨率测量的机械应变的应用程序解孪晶的样品揭示了一个高度各向异性的三维费米表面在低温磁相。通过比较所观察到的色散与从头计算,我们认为,总体上它是磁性,而不是轨道排序,这是占主导地位的效果,重建整个Fe 3d带宽的电子结构。最后,我们直接从一个域内测量带色散,而不施加应变的样品,通过使用亚微米聚焦束斑的纳米ARPES仪器。
An approach for studying the influence of uniaxial strain (pressure) on the temperature of the Bose-Einstein condensation of intersite bipolarons: possible implementation for RBa$_2$Cu$_3$O$_{7-δ}$ cuprates
在推广的Holstein模型下,提出了一种研究应变(压力)对格点间双极化子玻色-爱因斯坦凝聚温度影响的普适方法.结果表明,这种玻色-爱因斯坦凝聚的温度的单轴应变(压力)导数强烈依赖于晶格中离子的排列。具体而言,它们可以是正的或负的。讨论了单轴压力(应变)对RBa $_2$ Cu $_3$ O $_{7-δ}$族铜酸盐$T_c$影响的理论结果与实验数据之间的联系。
Gigantic anisotropic uniaxial pressure effect on superconductivity within the CuO2 plane of La1.64Eu0.2Sr0.16CuO4 - strain control of stripe criticality
Effect of Uniaxial Stress for Pressure-Induced Superconductor SrFe_2As_2
我们报道了单晶SrFe $_2$ As $_2$的压温相图容易受到传压介质流体静力学的影响。对于我们使用的所有三种介质,超导性与零电阻出现,伴随着反铁磁(正交)相的抑制,但临界压力$P_c$被发现依赖于介质的类型。在几乎流体静力学条件下,$P_c$估计为4.4 GPa,但使用在室温下已经固化的介质,其降低至$3.4-3.7$ GPa。建议沿c轴的单轴应力有助于抑制反铁磁(正交)相。本文还报道了BaFe $_2$ As $_2$的压力效应。
Decoupling of Static and Dynamic Charge Correlations revealed by Uniaxial Strain in a Cuprate Superconductor
Hokkaido University(北海道大学);Muroran Institute of Technology(室兰工业大学);Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)(韩国科学技术院);The Chinese University of Hong Kong(香港中文大学)
Magneto-elastically coupled structural, magnetic and superconducting order parameters in BaFe$_{2}$(As$_{1-x}$P$_{x}$)$_{2}$
我们测量了机械应变BaFe $_{2}$(As $_{1-x}$ P $_{x}$)$_{2}$单晶在宽的$x$范围内的输运性质。Néel转变对应力极其敏感,并且这种敏感性随着接近最佳掺杂而增加,即使转变本身被强烈抑制。此外,我们观察到显着的变化,超导转变温度与施加的应变,这反映了变化的组合物$x$的函数。这些实验直接说明了铁基超导体中不同自由度之间的紧密耦合,揭示了磁弹性耦合对磁性和超导转变温度的重要性。
Effect of nematic order on the low-energy spin fluctuations in detwinned BaFe$_{1.935}$Ni$_{0.065}$As$_2$
有序的起源仍然是铁基超导体的主要争论之一。在基于自旋向列性的理论中,一个主要的预测是(0,$π$)处的自旋-自旋相关长度应随着低于结构转变温度$T_s$的温度的降低而减小。本文报道了单轴压力下BaFe $_{1.935}$ Ni $_{0.065}$ As $_2$中低能自旋涨落的非弹性中子散射研究。强度和自旋-自旋关联在高温下开始表现出各向异性行为,而自旋-自旋关联长度在(0,$π$)处的减小发生在$T_s$之下,表明有序度对低能自旋涨落有很强的影响.我们的结果支持将自旋自由度作为电子有序驱动力的观点。
Ambipolar suppression of superconductivity by ionic gating in optimally-doped BaFe2(As,P)2 ultrathin films
铁基化合物Ba-122家族的超导电性(SC)可以通过异价或等价取代、施加的外部压力和应变来控制,有时在同一样品中研究这些因素的综合影响。大多数情况下,结果限于SC圆顶向不同掺杂值的移位。在少数情况下,最佳掺杂下的最大SC跃迁也可以增强。在这项工作中,我们研究了电荷掺杂与等价P取代和应变的组合,通过对BaFe $_2$(As $_{0.8}$ P $_{0.2}$)$_2$薄膜进行离子门控实验。我们发现,离子门的极化诱导调制的正常状态的输运性质,可以主要归因于表面电荷掺杂。我们表明,离子门控只能移动系统远离最佳条件,因为SC转变温度被电子和空穴掺杂抑制。我们还观察到一个扩大的电阻转变,这表明SC序参量调制非均匀的膜厚度,与早期的报道电荷掺杂的标准BCS超导体和铜酸盐。