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铱化合物Sr2IrO4中自旋-轨道耦合的隐藏电子序
2017-11-07  【 】【打印】【关闭

  自高温超导电性1986年在铜氧化合物中发现以来,人们一直在寻找具有相同行为的别的过渡金属氧化物。近期,Sr2IrO4被发现是一个很有希望的候选材料,从而引起了人们的极大兴趣。Sr2IrO4不仅和铜氧化合物La2CuO4具有类似晶体结构,而且由于强自旋-轨道耦合的作用,其低能电子结构也和铜氧化合物非常相似。因此,这两种材料有可能共享一些量子态,对这些量子态的理解有助于我们对铜氧化合物高温超导体的研究。     

  中科院理论物理研究所周森副研究员与浙江师范大学陈华教授、美国波士顿学院蒋坤博士和汪自强教授合作,为Sr2IrO4构建了一个真实的5带模型,并在此基础上研究了电子关联和电子无序对系统的影响。他们指出近期的一些实验观测现象可以用一个隐藏序(或电子的集体行为)来解释。该隐藏序是一个d-wave自旋-轨道密度波,其赝自旋朝上的电子沿着一个方向循环运动,而赝自旋朝下的电子沿反方向运动,从而形成一个交错的赝自旋流。该隐藏序能同时解释实验在母体和电子掺杂Sr2IrO4中观测到的极其非常规的准粒子性质。相关研究成果近期发表在Phys. Rev X 7 (2017) 041018.     

  该工作提出的d-wave自旋-轨道密度波为铱化合物Sr2IrO4提供了新的视角。电子掺杂后的金属态可以看成是电子掺杂的准二维狄拉克半金属,这可能在研究电子配对和可能出现的超导电性方面有着重要作用。    

  周森副研究员的工作得到中国科学院前沿科学重点研究项目的支持。     

  附图:无序d-wave自旋-轨道密度波导致的Fermi arcs。镶嵌的是d-wave自旋-轨道密度波的示意图。 

    

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