We use the symmetry constrained low energy effective Hamiltonian of iron based superconductors to study the Raman scattering in the normal state of underdoped iron-based superconductors. The incoming and scattered Raman photons couple directly to orbital fluctuations and indirectly to the spin fluctuations. We computed both couplings within the same low energy model. The symmetry constrained Hamiltonian yields the coupling between the orbital and spin fluctuations of only the same symmetry type. Attraction in B2g symmetry channel was assumed for the system to develop the subleading instability towards the discrete in-plane rotational symmetry breaking, referred to as Ising nematic transition. We find that upon approaching this instability, the Raman spectral function develops a quasi-elastic peak as a function of energy transferred by photons to the crystal. We attribute this low-energy B2g scattering to the critical slow-down associated with the build up of nematic correlations.
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。
Linear Response Theory for Shear Modulus $C_{66}$ and Raman Quadrupole Susceptibility: Significant Evidence for Orbital Nematic Fluctuations in Fe-Based Superconductors
Charge Nematicity and Electronic Raman Scattering in Iron-based Superconductors
本文综述了铁基超导体中电荷涨落的电子喇曼散射测量的最新进展。一个简单的理论框架的$d$波波Pomeranchuk过渡,提出了为了捕捉显着的特点的频谱。我们讨论了122个铁基体系,特别是Co掺杂BaFe $_2$ As $_2$正常态的拉曼光谱数据,我们发现,低能量准弹性峰,提取的磁化率和散射率是一致的电子驱动的结构相变。在全能隙超导态下,准弹性峰转变为有限频率的共振,这在电子掺杂系统中表现得尤为明显。分析的一个重要特征是电子拉曼信号不受声学声子的影响。这使得拉曼光谱成为电子向列性的独特探针。
Raman scattering as a probe of charge nematic fluctuations in iron based superconductors
本文报道了BaFe $_2$ As $_2$和Sr(Fe $_{1-x}$ Co $_x$)$_2$ As $_2$(x=0.04)单晶四元相中电荷涨落的拉曼散射测量。在这两个系统中,所观察到的居里-外斯波动被发现表现出发散的居里-外斯行为与非常相似的特征温度标度,表明在122铁基超导体的普遍趋势,对电荷的有序。
Observation of incipient charge nematicity in Ba(Fe$_{1-x}$Co$_x$)$_2$As$_2$
利用电子喇曼光谱,我们报道了无应变Ba(Fe)$_{1-x}$ Co $_{x})_{2}$ As $_{2}$单晶四元相中电荷涨落的直接测量结果。在低温下拉曼响应的强烈增强揭示了延伸到超导组合物并且迄今为止仍然未被注意的潜在电荷负态。提取的电荷极化率和弹性模量之间的比较,使我们能够解开的电荷贡献的极化不稳定性,并表明,电荷极化波动弱耦合到晶格。
Lattice-Shifted Nematic Quantum Critical Point in FeSe$_{1-x}$S$_x$
通过拉曼散射研究了FeSe $_{1-x}$ S $_x$单晶中硫含量$x$在量子临界点(QCP)$x_c\sim$ 0.17附近的涨落随硫含量的变化.在$B_{1g}$沟道的拉曼光谱由两个组成部分,但只有低能量的一个显示出清晰的指纹的临界行为,并归因于巡回运营商。Curie-Weiss相关的磁敏感性分析表明,线弹性耦合的实质性影响,转移的位置的磁QCP。我们认为,这种晶格引起的位移可能解释了没有任何增强的超导转变温度在QCP。两个组件的存在下,在Hund的金属的电子自由度的双重方面,与巡回运营商和本地的时刻有助于的Hund的磁化率的Hund的波动频谱。
Nematic correlation length in iron-based superconductors probed by inelastic x-ray scattering
向列性普遍存在于高$T_c$超导体的电子相中,特别是在Fe基体系中。我们使用非弹性X射线散射提取的温度依赖的温度相关长度$ξ$从FeSe,欠掺杂Ba(Fe $_{0.97}$ Co $_{0.03}$)$_2$作为$_2$和最佳掺杂Ba(Fe $_{0.94}$ Co $_{0.06}$)$_2$作为$_2$的声学声子模式的异常软化。在所有情况下,我们发现,$ξ$是很好地描述了一个幂律$(T-T_0)^{-1/2}$在很宽的温度范围内延伸。我们将这种平均场行为和扩展的波动机制归因于相当大的线弹性耦合,这可能对超导电性有害。
Thermopower as sensitive probe of electronic nematicity in iron pnictides
本文研究了EuFePDMATHABMM(As $_{1-x}$ P $_{x}$)$_2$退孪晶单晶的热电势和电阻率的面内各向异性。与电阻率各向异性相比,热电势各向异性在远高于结构和磁性相变的温度下更明显并且已经清晰可见。最显著的是,热电势各向异性在结构转变下方改变符号。这是与两个贡献的相互作用,由于各向异性散射和轨道极化,这在高温和低温下分别占主导地位。
Nematic Fluctuations and Electronic Correlations in Heavily Hole-Doped Ba$_{1-x}$K$_x$Fe$_2$As$_2$ Probed by Elastoresistance
University of Wuppertal(伍珀塔尔大学);Leibniz-Institute for Solid State and Materials Research(莱布尼兹固态与材料研究所);Chongqing University(重庆大学);Shanghai Jiao Tong University(上海交通大学);National Institute of Advanced Industrial Science and Technology(产业技术综合研究所)
Nematic fluctuations mediated superconductivity revealed by anisotropic strain in Ba(Fe$_{1-x}$Co$_x$)$_2$As$_2$
各向异性应变是一种能够选择性地解决超导涨落在促进超导性中的作用的外部场。我们证明了这一点,使用偏振分辨的弹性拉曼散射探测下的正常和超导状态的典型的铁基超导体Ba(Fe $_{1-x}$ Co $_x$)$_2$ As $_2$的应变下的电子涨落的演变。在非超导的母体化合物BaFe $_2$ As $_2$中,我们观察到了应变引起的超导磁化率的抑制,它遵循了对称破缺场下伊辛序参量的预期行为。对于超导化合物,超导磁化率的抑制与超导临界温度$T_c$的降低有关。我们的研究结果表明,一个显着的贡献,电子配对和增强$T_c$附近的一个量子临界点的理论方案验证的涨落。
Spinon excitations and spin correlations in the one-dimensional quantum magnet $β$-VOSO$_4$ probed by Raman spectroscopy
Sejong University(世宗大学);University of Stavanger(斯塔万格大学);University of Tennessee(田纳西大学);University of Missouri(密苏里大学);Oak Ridge National Laboratory(橡树岭国家实验室);Sungkyunkwan University(成均馆大学)
Strain-induced spin-nematic state and nematic susceptibility arising from $2\times2$ Fe clusters in KFe$_{0.8}$Ag$_{1.2}$Te$_2$
自旋向列打破自旋旋转对称性,同时保持时间反演对称性,类似于打破空间旋转对称性,同时保持平移对称性的液晶向列。虽然已经提出了几个候选的自旋向列相,这种状态的识别和表征仍然具有挑战性,因为自旋-自旋序参量不直接耦合到实验探针。KFe $_{0.8}$ Ag $_{1.2}$ Te $_2$(K $_5$ Fe $_4$ Ag $_6$ Te $_{10}$,KFAT)是一种局域磁矩磁体,由分离良好的2 $\times$ 2 Fe团簇组成,在基态,团簇磁性有序,打破自旋旋转和时间反转对称性。使用均匀的磁化率和中子散射测量,我们发现一个小的应变诱导相当大的自旋各向异性的顺磁状态的KFAT,显然打破自旋旋转对称性,同时保持时间反转对称性,导致应变诱导的自旋-自旋态,其中的$2\times2$集群作为自旋模拟的分子在液晶显示器。KFAT中的应变诱导自旋各向异性使我们能够探测其磁化率,揭示了冷却时的发散性增加,表明有序基态是由自旋轨道纠缠的自旋序参数驱动的。
Nematic Fluctuations in the Cuprate Superconductor Bi$_2$Sr$_2$CaCu$_2$O$_{8+δ}$
在它们的相图中建立量子临界点的存在和性质是高温超导铜氧化物的核心谜团。它可以解释它们的赝能隙和奇怪的金属相,以及最终它们的高超导温度。然而,尽管在几种非常规超导体中存在与量子临界点相关的无处不在的临界涨落的确凿证据,但在铜氧化物中,它们至今仍未被发现。在这里,我们使用铜酸盐Bi $_2$ Sr $_2$ CaCu $_2$ O $_{8+δ}$中的电子拉曼散射,报告观察到增强的电子拉曼涨落附近的赝能隙相的端点。虽然我们的数据暗示可能存在一个初始的量子临界点,掺杂的依赖性的量子波动偏离一个典型的量子临界情况显着。观察到的不稳定性,而似乎是绑定到一个范霍夫奇点的存在下的能带结构。
Crystal field splitting in Sr$_{n+1}$Ir$_n$O$_{3n+1}$ ($n$ = 1, 2) iridates probed by x-ray Raman spectroscopy
本文用硬X射线非共振喇曼光谱研究了铱酸盐Ruddlesden-Popper系列的前两个成员Sr $_{n+1}$ Ir $_n$ O $_{3n+1}$的电子结构。通过调整光子能量转移约530 eV,我们已经能够探索氧K近边结构与批量灵敏度。光谱的角度依赖性已被利用分配功能在528-535 eV的能量范围内的特定跃迁涉及的Ir 5d轨道。这使我们能够提取可靠的值,从晶体场的立方分量(10 Dq)产生的t2 g-eg分裂,除了分裂的eg轨道由于tetravel扭曲。得到Sr $_2$ IrO $_4$和Sr $_3$ Ir $_2$ O $_7$的电子能分别为(3.8,1.6)eV和(3.55,1.9)eV。
Nematic response revealed by coherent phonon oscillations in BaFe$_2$As$_2$
利用光抽运-探测光谱研究了BaFe $_2$ As $_2$的相干声子振荡。时间分辨光学反射率显示出由于$c$轴砷振动的$A_{1g}$相干声子引起的周期性调制。沿正交$a$ -和$b$ -轴偏振的光学探测光束揭示,相干振荡的初始相位显示出作为温度的函数的系统偏差,尽管这些振荡产生于相同的$c$ -轴砷振动。即使在四元结构中,振荡相也保持各向异性,反映了BaFe $_2$ As $_2$的振荡响应。我们的研究表明,光学反射率相干声子振荡的相位的研究可以提供一个独特的证据,一个强耦合的晶格不稳定性的三阶。
Nematic magnetoelastic effect contrasted between Ba(Fe$_{1-x}$Co$_{x}$)$_2$As$_2$ and FeSe
为了阐明铁基超导体中有序的起源,我们报道了晶格动力学的拉曼散射研究,它量化了$C_4$对称性破缺的程度,在BaFe $_2$ As $_2$和FeSe。FeSe具有与BaFe $_2$ As $_2$相似的有序化温度$T_\mathrm{s}$和低于$T_\mathrm{s}$的轨道相关带能分裂,但与BaFe $_2$ As $_2$不同,它没有长程磁序。我们发现FeSe中的$E_g$声子能量分裂仅远低于$T_\mathrm{s}$,其饱和值远小于BaFe $_2$ As $_2$.连同Ba(Fe $_{1-x}$ Co $_{x}$)$_2$ As $_2$系列的报告结果,数据表明磁性对晶格施加主要影响。
Superconductivity and electronic fluctuations in Ba$_{1-x}$K$_{x}$Fe$_2$As$_2$ studied by Raman scattering
利用偏振分辨电子喇曼散射研究了欠掺杂、最佳掺杂和过掺杂Ba $_{1-x}$ K $_{x}$ Fe $_2$ As $_2$样品的正常态和超导态.我们表明,低能量的电子涨落是普遍的所有研究的掺杂范围。在超导态,我们观察到两个不同的超导对断裂峰对应一个大的和一个小的超导间隙。此外,我们检测到一个集体模式低于超导转变的B $_{2g}$通道,并确定其结合能的演变与掺杂。可能的情况下,提出了解释的间隙集体模式的起源。在超导状态下的掺杂制度,我们检测到一个重新进入过渡低于光谱背景的变化和集体模式消失。