[論文レビュー] Lattice distortion and magnetic quantum phase transition in CeFeAs(1-x)P(x)O

Clarina dela Cruz, W.Z. Hu+9 more|arXiv (Cornell University)|Jul 16, 2009

Iron-based superconductors research被引用数 5

ひとこと要約

本研究では中性子散乱を用いて、CeFeAs(1-x)P(x)Oにおける砒素のリン置換が、x ≈ 0.4近辺で反強磁性秩序および正方晶格子歪みの両方を抑制することを示した。これは磁気的量子臨界点を示唆する。研究結果は、鉄ヒ素化物におけるpnictogen原子の高さが、電子的および磁気的性質を制御する重要なパラメータであることを確立し、電子対形成および超伝導性に影響を及ぼす。

ABSTRACT

We use neutron scattering to show that replacing the larger arsenic with smaller phosphorus in CeFeAs(1-x)P(x)O simultaneously suppresses the AF order and orthorhombic distortion near x = 0.4, providing evidence for a magnetic quantum critical point. Furthermore, we find that the pnictogen height in iron arsenide is an important controlling parameter for their electronic and magnetic properties, and may play an important role in electron pairing and superconductivity.

研究の動機と目的

• 希土類-鉄ヒ素化物超伝導体における格子歪みと磁気秩序の相乗的相互作用を調査する。
• AsをPで化学的置換することで、構造的および磁気的相転移に与える影響を特定する。
• xの系統的チューニングを通じて、CeFeAs(1-x)P(x)Oに磁気的量子臨界点が存在するかを同定する。
• 鉄系超伝導体における電子的および磁気的性質の制御に、pnictogen原子の高さが果たす役割を調査する。
• 1111型化合物における構造的歪みと超伝導対形成機構との関係を明確にする。

提案手法

• xの値を変化させたCeFeAs(1-x)P(x)Oにおける磁気秩序および格子パラメータを、中性子回折を用いて調査する。
• 高分解能の中性子散乱を用いて、正方晶格子歪みの発生および抑制を検出する。
• Pドーピング（x）に応じた反強磁性秩序の進化を測定し、臨界行動を同定する。
• 磁気的および構造的転移の温度およびドーピング依存性を分析し、量子臨界点を特定する。
• 観察された磁気的および構造的転移の抑制とpnictogen原子の高さの変化を相関付ける。
• 理論的モデリングを適用して、x ≈ 0.4近辺での秩序パラメータの抑制が、量子臨界性の証拠であると解釈する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 CeFeAs(1-x)P(x)OにおけるPドーピングは、反強磁性秩序および正方晶格子歪みの両方を同時に抑制するか？
• RQ2 どのドーピングレベル（x）で系が磁気的量子臨界点を示すか？
• RQ3 pnictogen元素（As/P）の高さは、鉄ヒ素化物における磁気的および構造的不安定性にどのように影響するか？
• RQ4 x ≈ 0.4近辺で、磁気秩序の抑制と格子歪みの消失が相関しているか？
• RQ5 pnictogen原子の高さは、1111型鉄系超伝導体における電子的および超伝導的性質を制御する主要なパラメータと見なせるか？

主な発見

• 中性子散乱データは、CeFeAs(1-x)P(x)Oにおいてx ≈ 0.4近辺で反強磁性秩序および正方晶格子歪みが両方抑制されることを示している。
• x ≈ 0.4近辺での磁気的および構造的転移の同時抑制は、磁気的量子臨界点の強力な証拠を提供する。
• 鉄ヒ素化物化合物におけるpnictogen原子の高さは、電子的および磁気的挙動を制御する重要な制御パラメータであると特定された。
• 格子歪みの抑制は、量子臨界的挙動の出現と相関しており、格子と磁気の強い結合を示唆する。
• 結果は、pnictogen原子の高さをチューニングすることで、超伝導性に関連する電子対形成機構に影響を与える可能性があることを示している。
• x ≈ 0.4で観察された量子臨界点は、量子揺らぎによって駆動される連続的相転移と整合的である。