An experimental determination of electronic phase diagrams of high-transition temperature (high-$T_c$) superconductors forms the basis for a microscopic understanding of unconventional superconductivity. For most high-$T_c$ superconductors, the electronic phase diagrams are established through partial chemical substitution, which also induces lattice disorder. Here we show that symmetry-specific uniaxial strain can be used to study electronic phases in iron-based superconductors, composed of two-dimensional nearly square iron lattice planed separated by other elements. By applying tunable uniaxial strain along different high symmetry directions and carrying out transport measurements, we establish strain-tuning dependent electronic nematicity, antiferromagnetic (AF) order, and superconductivity of BaFe$_2$(As$_{1-x}$P$_{x}$)$_2$ superconductor. We find that uniaxial strain along the nearest Fe-Fe direction can dramatically tune the AF order and superconductivity, producing an electronic phase diagram clearly different from the chemical substitution-induced one. Our results thus establish strain tuning as a way to study the intertwined orders in correlated electron materials without using chemical substitution.
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。
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。
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。
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
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。
Electronic nematic correlations in the stress free tetragonal state of BaFe$_{2-x}$Ni$_{x}$As$_{2}$
利用输运和中子散射方法研究了电子掺杂的BaFe $_{2-x}$ Ni $_x$ As $_2$铁磷族化合物在无外应力退孪晶状态下的电子、结构和磁性。使用一个专门设计的原位机械退孪装置，我们表明，在单轴应变四重态BaFe $_{2-x}$ Ni $_x$作为$_2$低于温度$T^\ast$，以前确定为电子退孪相的签名，也存在于应力自由四重态下$T^{\ast\ast}$（$<T^\ast$）的平面电阻率各向异性。通过对BaFe $_2$ As $_2$和BaFe $_{1.97}$ Ni $_{0.03}$ As $_2$的中子散射测量，我们认为铁磷属元素化物无应力四重态的电阻率各向异性是由与反铁磁序有关的磁弹耦合引起的。这些结果表明，局域晶格畸变和自旋关联是造成铁磷属元素化物四重态电阻率各向异性的原因。
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。
Impact of the first order antiferromagnetic phase transition on the paramagnetic spin excitations and nematic phase of SrFe$_2$As$_2$
理解铁磷属元素化物超导体中电子相变的性质对于阐明其对高温超导性的影响是重要的。在这里，我们使用传输和非弹性中子散射研究自旋激发和平面电阻率各向异性在单轴压力退孪晶BaFe $_2$ As $_2$和SrFe $_2$ As $_2$，铁磷属元素化物超导体的母体化合物。BaFe $_2$ As $_2$在低于$T_s > T_N\approx 138$ K时表现出弱的一级四方到正交结构和反铁磁（AF）相变，而SrFe $_2$ As $_2$在低于$T_s= T_N\approx 210$ K时具有强耦合的一级结构和AF相变。我们发现，直接签名的SrFe $_2$作为$_2$相比，BaFe $_2$作为$_2$的情况下，持续到较低的温度以上的相变。我们的研究结果支持的结论是，在SrFe $_2$ As $_2$的磁转变的强烈的一阶性质削弱了系统中的磁相变和电阻率各向异性。
Intertwined charge, spin, and pairing orders in doped iron ladders
受铁基梯形化合物实验研究进展的启发，我们研究了双腿梯形BaFe $_2$ S $_3$的掺杂双轨道哈伯德模型.利用{ \it ab initio}跳跃参数构造了该模型，并利用密度矩阵重整化群方法研究了其基态性质.我们发现，$(π,0)$磁有序半填充，铁磁梯级和反铁磁腿，成为不相称的空穴掺杂。此外，根据Hubbard $U$耦合的强度，其他磁模式，如$(0,π)$，也是稳定的。我们发现，两个空穴的结合能成为负的中间哈伯德相互作用强度，表明空穴配对。由于晶体场在轨道之间分裂，空穴主要驻留在一个轨道中，另一个轨道保持半填充。这类似于轨道选择性莫特态。紧密空穴对的形成随着空穴密度的增加而继续，只要磁序在一个方向上保持反铁磁。对对相关性的研究表明，轨道内自旋单重态通道的主导地位，而不是其他配对通道。虽然在一个范围内的空穴掺杂配对的相关性衰减缓慢，我们的结果也可以被解释为对应的电荷密度波对，最终的超导性的前体后，梯间耦合包括在内。这种相互交织的秩序的情况已经在铜酸盐中进行了广泛的讨论，我们的研究结果表明，类似的物理可能存在于梯形铁基超导体。最后，我们还表明，一个强大的洪德耦合需要配对发生。
Simultaneous Vanishing of the Nematic Electronic State and the Structural Orthorhombicity in NaFe$_{1-x}$Co$_x$As Single Crystals
我们在单轴压力下对NaFe $_{1-x}$ Co $_x$ As单晶进行了面内电阻率测量。在掺杂水平高达约x=0.025 $\pm$ <0.002的母态和欠掺杂态中发现了平面内电阻率$ρ_a$和$ρ_b$随沿$b$ -轴的单轴压力的明显区别。从$ρ_a$和$ρ_b$的偏离点，以及电阻率的独特扭结结构，结合已发表的实验数据，确定了晶体结构转变和反铁磁转变的温度。结果清楚地表明，电子态的消失与结构的转变同时进行。然而，在较低的掺杂水平下，反铁磁状态消失。结合BaFe $_{2-x}$ Co $_x$ As $_2$的实验数据，我们的结果表明向列性与超导电性有密切的关系.
Momentum Dependence of the Nematic Order Parameter in Iron-Based Superconductors
铁基序参量的动量依赖性是铁基高温超导体微观描述的重要组成部分。虽然最近关于FeSe的报道表明，电子和空穴带之间的电子序参量改变符号，但对于其他化合物仍然缺少详细的知识。结合角度分辨光电子能谱（ARPES）与单轴应变调谐，我们测量的两个FeSe和BaFe $_2$ As $_2$的能带分裂没有干扰的孪生或磁序。我们发现，在布里渊散射中心和角点之间的符号变化的两种化合物中，量子序参量表现出相同的动量依赖性。这表明，尽管相图非常不同，但相同的微观机制驱动着有序。
The effect of non-superconducting dopants (Mn, V, Cr and Cu) on the nematic fluctuations in iron-based superconductors
本文通过测量非超导Ba（Fe $_{1-x}$ TM $_{x}$）$_2$ As $_2$（TM = Cr，Mn，V和Cu）沿Fe-As-Fe方向的电阻率随压力的变化关系，系统地研究了非超导Ba（Fe $_{1-x}$ TM $_{x}$）$_2$ As $_2$的磁化率。所有样品的磁化率在高温下都表现出类似Curie-Weiss的行为，其中可以推导出与顺磁性中的居里常数类似的居里常数$A_n$。虽然所有这些掺杂剂都没有在BaFe $_2$ As $_2$中引入超导电性，但它们对超导涨落的影响是不同的。在Mn、Cr和V掺杂的样品中，$|A_n|$随着掺杂水平的增加而显著降低。另一方面，$|A_n|$随着Cu掺杂而显著增加，类似于超导Ni掺杂的BaFe $_2$ As $_2$。然而，$x$大于$0.04$，这可能与短程反铁磁秩序，生存到非常高的掺杂水平在低温下的磁化率被抑制。掺杂Mn、Cr和Cu到最佳掺杂的超导BaFe $_2$（As $_{0.69}$ P $_{0.31}$）$_2$中也强烈地降低了$|A_n|$。与那些明显表现出超导性的系统相比，如Ni，K或P掺杂的样品，我们的结果表明，自旋和自旋自由度之间有很强的联系。此外，Cr、Mn、V和Cu等掺杂抑制超导性的原因可能与抑制超导涨落有关。
