Spin waves and magnetic exchange interactions in the spin ladder compound RbFe$_2$Se$_3$
Meng Wang, Ming Yi, Shangjian Jin, Hongchen Jiang, Yu Song, Huiqian Luo, A. D. Christianson, C. De la Cruz, E. Bourret-Courchesne, Dao-Xin Yao, D. H. Lee, R. J. Birgeneau
本文报道了一维反铁磁自旋梯形化合物RbFe $_2$ Se $_3$的自旋波的非弹性中子散射研究。结果表明，自旋$S$和磁交换作用$J$沿反铁磁（腿）方向和铁磁（横）方向的产物$SJ$与铁基超导体母体化合物的条纹有序相的产物相当。$SJ$的普适性意味着几乎普遍的自旋波动力学和费米学与各种铁基材料中条纹反铁磁序的存在无关。
英文摘要：
We report an inelastic neutron scattering study of the spin waves of the one-dimensional antiferromagnetic spin ladder compound RbFe$_2$Se$_3$. The results reveal that the products, $SJ$'s, of the spin $S$ and the magnetic exchange interactions $J$'s along the antiferromagnetic (leg) direction and the ferromagnetic (rung) direction are comparable with those for the stripe ordered phase of the parent compounds of the iron-based superconductors. The universality of the $SJ$'s implies nearly universal spin wave dynamics and the irrelevance of the fermiology for the existence of the stripe antiferromagnetic order among various Fe-based materials.
Magnetic states of iron-based two-leg ladder tellurides
最近发现的两条腿梯形化合物BaFe $_2X_3$（$X$ =S，Se）在高压下的超导电性开创了准一维铁基超导体的新领域。在这篇文章中，我们使用密度泛函理论（DFT）预测，以前几乎没有探索的梯形化合物RbFe $_2$ Te $_3$应该是磁性的，具有CX型排列，包括铁磁梯级和反铁磁腿，在每个铁的$n=5.5$电子的实际密度。磁态与BaFe $_2$ S $_3$的相似性表明RbFe $_2$ Te $_3$在压力下也可以变成超导体。此外，在$n=6.0$我们的DFT相图（有和没有晶格四聚）显示，稳定的磁性状态可以是一个2 $\times$ 2磁块型，如$X$ =Se，或以前从未观察到的CY型状态，铁磁腿和反铁磁梯级。在基于Te的研究中，电子比在S中更局域化，这意味着Te情况下的电子相关程度增强。
The magnetic precursor of the pressure-induced superconductivity in Fe-ladder compound
用中子衍射方法研究了铁基梯形化合物CsFe $_2$ Se、$_3$和BaFe $_2$ S $_3$中反铁磁有序度的压力效应。这两种化合物具有相同的晶体结构和相似的磁性结构，在中等的外压下表现出截然不同的磁性行为。在CsFe $_2$ Se $_3$中，压力使阶梯彼此更接近，但条带型磁序没有明显变化。与此相反，在BaFe $_2$ S $_3$的条纹顺序，经历了量子相变的突然增加N $\acute{e}$ EL温度超过50 $\%$发生在约1 GPa，伴随着跳跃的有序时刻。在其自旋结构不变的情况下，BaFe $_2$ S $_3$进入具有轨道选择性Mott相特征的增强磁相，这是在较高压力下出现的超导性的真正邻居。
Quantum oscillations from `open' Fermi surface in quasi-one-dimensional lattices: Application to YBa2Cu3O6 cuprates, organic salts, ladder compounds, and related systems
根据著名的Onsagar-Lifshitz范式，Shubnikov de-Haas和de-Haas van Alphen（SdHvA）振荡的观察表明，在体中存在“闭合”轨道费米面。我们提出了一个基于实空间的计算SdHvA振荡在广义准一维晶格放松的准经典近似嵌入在这个几十年的老Onsagar-Lifshitz范式。我们发现，相当大的量子振荡可以产生从'开放'费米表面，只要回旋轨道可以形成在现实空间中有限的，但不一定相等，电子跳跃沿x和y方向。我们的结果定量地解释了各种准一维材料中令人困惑的SdHvA振荡的出现，包括YBa_2Cu_3O_6铜酸盐的链态，有机材料，各种梯形化合物，弱耦合线性链，或量子线，和其他相关系统。
Resonant Inelastic X-ray Scattering (RIXS) Spectra for Ladder Cuprates
梯状化合物Sr $_{14}$ Cu $_{24}$ O $_{41}$作为超导铜氧化物的准一维类似物和当Sr被Ca取代时作为其自身的超导体都是令人感兴趣的。为了模拟该化合物的共振非弹性X射线散射（RIXS）谱，我们研究了较简单的SrCu $_{2}$ O $_{3}$体系，该体系的晶体结构包含非常相似的梯形平面。我们用只含Cu的两带紧束缚模型近似计算了SrCu $_{2}$ O $_{3}$的LDA色散.强关联效应被纳入反铁磁基态的假设。角分辨光电子能谱（ARPES）和RIXS的梯形化合物的数据被发现是在合理的符合我们的理论预测。
Robust block magnetism in the spin ladder compound BaFe$_2$Se$_3$ under hydrostatic pressure
大多数铁基超导体（FeSC）具有二维正方形晶格结构。最近的报道中的压力诱导超导自旋梯系统，BaFe $_2$ X $_3$（X =S，Se），介绍了准一维原型和绝缘母体化合物的FeSC。在这里，我们报告的X射线，中子衍射和μ子自旋弛豫实验BaFe $_2$ Se $_3$在静水压力下，调查其磁和结构特性的压力-温度相图。在3.7（3）GPa的压力下发现了结构相变。在6.8（3）GPa和120 K下的中子衍射测量表明，即使在这些高压下，块体磁性仍然存在。磁转变温度$T\rm_N$的稳定增加和随后的快速下降以及压力$P_s$以上的力矩的大大减小表明在该梯形系统中接近超导相的潜在的富相和竞争相。
Unconventional Transition from Metallic to Insulating Resistivity in the Spin-ladder Compound (Sr,Ca)$_{14}$Cu$_{24}$O$_{41}$
自旋梯化合物是高温超导体有趣的类似物，因为它们含有由铜和氧原子组成的正方形阵列的近一维“梯”层。增加梯子中的腿的数量提供了一种逐步接近二维铜-氧平面的方法，该结构被认为是高温超导性的关键。短程自旋相关的阶梯已被预测，导致形成的空穴对有利于超导性，一旦足够的空穴被引入到阶梯上的掺杂。事实上，在高压下，在两腿梯形化合物（Sr，Ca）$_{14}$ Cu $_{24}$ O $_{41}$中已经发现了超导性。在这里，我们表明，在非超导状态下的（Sr，Ca）$_{14}$ Cu $_{24}$ O $_{41}$共享三个不同的制度，在共同的高温超导体，包括一个无法解释的绝缘行为在低温下的电阻率增加的温度的对数。这些观察结果表明，对数发散来自一个新的本地化机制共同的梯形化合物和高温超导体，这可能是由于近一维的电荷输运在自旋间隙的存在。
Temperature and composition phase diagram in the iron-based ladder compounds Ba1-xCsxFe2Se3
研究了铁基梯形化合物（Ba，Cs）Fe $_2$ Se $_3$ .它们的母体化合物BaFe $_2$ Se $_3$和CsFe $_2$ Se $_3$具有不同的空间群、Fe的价态和磁性结构。通过电阻率、比热容、磁化率、X射线衍射和粉末中子衍射等测量，得到了该体系的温度和组成相图。在BaFe $_2$ Se $_3$中观察到的块磁性被Cs掺杂显著抑制。相比之下，在CsFe $_2$ Se $_3$中观察到的条带磁性对于Ba掺杂不是如此脆弱。在中间组分中出现了新的磁性结构，类似于CsFe $_2$ Se $_3$的条形磁性，但梯间自旋组态不同。中间化合物显示绝缘行为，然而有限的$T$ -线性贡献的比热在低温下获得。
Magnetic-order-driven metal-insulator transitions in the quasi-one-dimensional spin-ladder compounds BaFe$_2$S$_3$ and BaFe$_2$Se$_3$
用红外光谱和密度泛函理论（DFT）计算研究了准一维自旋梯化合物BaFe $_2$ S $_3$和BaFe $_2$ Se $_3$.我们观察到强烈的各向异性电子特性和腿方向的光学间隙，逐渐填充以上的反铁磁（afm）有序温度，把系统变成一个金属相。结合光学数据与DFT计算，我们关联的光学间隙功能与$p$ - $d$过渡，只出现在afm有序状态。因此，绝缘基态沿腿方向归因于斯莱特物理，而不是莫特型相关。
Spinon localization in the heat transport of the spin-1/2 ladder compound (C$_5$H$_{12}$N)$_2$CuBr$_4$
本文报道了自旋为1/2的梯形体系（C $_5$ H $_{12}$ N）$_2$ CuBr $_4$中磁场依赖的热输运性质.的热导率$κ(B)$是只有微弱的影响，由场诱导之间的无间隙的Luttinger液体状态实现的$B_{c1}< B < B_{c2}$和有间隙的状态，这表明没有一个直接的贡献的自旋激发的热传输。然而，我们观察到的热导率强烈抑制的磁场深处的Luttinger液体状态。这些令人惊讶的观察进行了讨论，在有限的阶梯段和自旋声子umklapp散射的主要声子热输运的自旋子的本地化。
Iron telluride ladder compounds: Predicting the structural and magnetic properties of BaFe$_2$Te$_3$
自从在具有3个$d$铁电子密度$n = 6$的双腿梯形体系BaFe $_2X_3$（$X$ =S，Se）中发现压致超导电性以来，准一维铁基梯形体系引起了人们的广泛关注。在这里，我们使用密度泛函理论（DFT）预测，新的$n = 6$铁梯BaFe $_2$ Te $_3$可以是稳定的，与BaFe $_2$ Se $_3$类似的晶体结构。我们的研究结果还表明BaFe $_2$ Te $_3$将显示复杂的2 $\times$ 2块型磁序。由于这种Block序的磁致伸缩效应，BaFe $_2$ Te $_3$应该是一个具有净极化$0.31$ $μ$ C/cm $^2$的磁非共线铁电系统。与S-或Se-基铁梯相比，Te-基铁梯的电子更局域化，这意味着Te的情况下，电子相关的程度增强，这可能会引起额外的有趣的属性。与BaFe $_2$ Se $_3$的物理和结构相似性也表明BaFe $_2$ Te $_3$在高压下可以变成超导体。
Field-induced ordering in a random-bond quantum spin ladder compound with weak anisotropy
本文用磁量热法和磁中子衍射法研究了自旋梯材料（CH_3）_2CHNH_3Cu（Cl_{1-x} Br_x）_3的无无序和无序样品的场诱导量子相变。对于两种不同的外加场方向，高场相的临界折射率和相关长度有很大的不同。有人认为，对于沿晶体学c轴施加的场，如之前的研究[1]所示，该转变最好描述为随机场和各向异性中的伊辛转变，而不是磁性玻色玻璃到玻色凝聚转变。[1]陶红、A.热卢德夫Manaka和L.- P. Regnault，Phys.Rev.B81，060410（2010）。
Magnetostrictive Neel ordering of the spin-5/2 ladder compound BaMn2O3: distortion-induced lifting of geometrical frustration
本文用热力学和衍射技术研究了BaMn $_2$ O $_3$的晶体结构和磁性。BaMn $_2$ O $_3$是$S = 5/2$自旋阶梯的实现，因为磁性相互作用沿着形成阶梯的腿和横档的180个$^\circ$ Mn-O-Mn键占主导地位。的磁化率的温度依赖性表现出良好定义的最大值为所有方向证明低维磁字符在BaMn $_2$ O $_3$。然而，磁化率和粉末中子衍射数据表明，BaMn $_2$ O $_3$在184 K时表现出向反铁磁有序的转变，尽管在正交高温相中最近邻的梯间耦合完全受挫。这种挫败感被伴随着磁性转变的非常强烈的单斜畸变所解除。
Electronic Structure Reconstruction across the Antiferromagnetic Transition in TaFe$_{1.23}$Te$_3$ Spin Ladder
利用角分辨光电子能谱研究了具有新型反铁磁基态的双自旋梯形化合物TaFe $_{1.23}$ Te $_3$的电子结构。观察到准二维费米面，表明相当大的梯间跳跃，这将有助于通过双交换相互作用的面内铁磁有序。此外，在反铁磁态的费米面上没有观察到能隙。相反，已经观察到各种带的移动。结合这些观察与密度泛函理论计算，我们提出的电子结构的大规模重建，所造成的共存的巡回电子和本地的时刻之间的相互作用，是最有可能的驱动力背后的磁性转变。因此，TaFe $_{1.23}$ Te $_3$提供了一种更简单的系统，其包含与铁基超导体的母体化合物类似的成分，这仍然可以容易地建模和理解。
Magnetotransport Properties of Iron-Based Ladder Compounds BaFe2S3 and BaFe2Se3 under High Pressure
Graduate School of Advanced Science and Engineering, Hiroshima University（广岛大学高级科学与工程学院）；International Institute for Sustainability with Knotted Chiral Meta Matter (WPI-SKCM2), Hiroshima University（广岛大学螺旋手性超材料可持续性国际研究所）；Department of Physics, Graduate School of Science, Tohoku University（东北大学理学院物理系）
Linear nonsaturating magnetoresistance in the Nowotny chimney ladder compound Ru$_2$Sn$_3$
我们提出了在高品质的单晶的诺沃特尼烟囱梯化合物Ru $_2$ Sn $_3$的磁阻测量。我们发现线性和非饱和的磁阻高达20 T。在小磁场下，磁阻随磁场取向从正曲率到负曲率而变化。在5 T以上，对于任何测量的角度，磁阻在高达20 T时都没有显示出饱和的迹象。磁电阻的各向异性形状随温度的升高而保持不变，并服从科勒规则。我们关联的线性和非饱和磁阻的一个小费米表面的热点，可能形成的结构转变的结果。我们讨论了磁场下的电子-电子相互作用的相关性和方面的拓扑非平凡的性能预期在Ru $_2$ Sn $_3$。
Experimental evidence of paired hole states in model high-$T_c$ compounds
本文用半经验的X射线吸收（XAS）再分析和精确对角化的团簇计算重新研究了Sr $_{14-x}$ Ca $_x$ Cu $_{24}$ O $_{41}$（SCCO）中空穴的分布。一个新的解释XAS数据导致更大的阶梯孔密度比以前建议。这些新的空穴密度导致最近报道的空穴晶体（HC）沿阶梯1/3和1/5波矢量的简单解释。我们的解释与梯子横档上的成对孔是一致的。对掺杂阶梯结构的极小模型的精确对角化结果表明，由于共振价键（RVB）物理作用，由正方形格元中的4个自旋组成的自旋结构的稳定化抑制了具有1/4波矢的空穴晶体。
Spin-spin correlations of the spin-ladder compound (C$_5$H$_{12}$N)$_2$CuBr$_4$ measured by magnetostriction and comparison to Quantum Monte Carlo results
详细分析了自旋梯型化合物哌啶溴化铜（C $_5$ H $_{12}$ N）$_2$ CuBr $_4$的磁致伸缩和热膨胀。我们发现完美的协议之间的实验和理论的两个腿的自旋阶梯哈密顿超过十年的温度和在很宽的磁场范围。将不同晶向的磁致伸缩与两个静态自旋-自旋关联函数联系起来，用量子蒙特卡罗方法计算了（C $_5$ H $_{12}$ N）$_2$ CuBr $_4$的磁弹性耦合.我们特别关注两个临界磁场$H_{c1}$和$H_{c2}$附近的量子临界行为，其特征在于源于临界自旋系统的低维性的强奇异性。扩展我们在Lorenz等人[Phys. Rev. Lett.，100，067208（2008）]，我们明确表明，上临界场$H_{c2}$附近的热膨胀是定量描述的一维，非相对论性费米子的无参数理论。我们还指出弹性模量存在奇异量子临界修正。这种校正与磁化率$χ$成比例，其在临界场处发散为$χ\sim 1/\sqrt{T}$，从而导致晶体的强烈软化。
