[论文解读] 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 5

一句话总结

本研究利用中子散射技术证明，在CeFeAs(1-x)P(x)O中用磷取代砷可抑制x ≈ 0.4附近反铁磁序与正交晶格畸变，表明存在磁性量子临界点。研究结果确立了铁砷化物中pnictogen（磷族）元素高度是调控电子与磁性性质的关键参数，对电子配对与超导性具有重要意义。

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.

研究动机与目标

• 研究稀土-铁砷化物超导体中晶格畸变与磁序之间的相互作用。
• 确定用P取代As对结构与磁性相变的影响。
• 通过系统调节x值，识别CeFeAs(1-x)P(x)O中磁性量子临界点的存在。
• 探讨pnictogen高度在调制铁基超导体中电子与磁性性质方面的作用。
• 阐明1111型化合物中结构畸变与超导配对机制之间的关系。

提出的方法

• 采用中子衍射技术探测CeFeAs(1-x)P(x)O在不同x值下的磁序与晶格参数。
• 利用高分辨率中子散射检测正交晶格畸变的出现与抑制。
• 测量反铁磁序随P共掺杂（x）的演化，以识别临界行为。
• 分析磁性与结构相变的温度与掺杂依赖性，以定位量子临界点。
• 将pnictogen高度的变化与观测到的磁性与结构相变抑制相关联。
• 应用理论建模，解释在x = 0.4附近观测到的序参量抑制现象，作为量子临界性的证据。

实验结果

研究问题

• RQ1 在CeFeAs(1-x)P(x)O中，P共掺杂是否同时抑制反铁磁序与正交晶格畸变？
• RQ2 在何种掺杂水平（x）下，体系表现出磁性量子临界点？
• RQ3 pnictogen元素（As/P）的高度如何影响铁砷化物中的磁性与结构不稳定性？
• RQ4 在x ≈ 0.4附近，磁序抑制是否与晶格畸变的消失相关？
• RQ5 能否将pnictogen高度识别为1111型铁基超导体中电子与超导性质的关键调控参数？

主要发现

• 中子散射数据显示，在CeFeAs(1-x)P(x)O中，x ≈ 0.4附近反铁磁序与正交晶格畸变均被抑制。
• 在x ≈ 0.4附近磁性与结构相变的同时抑制，为磁性量子临界点的存在提供了有力证据。
• 铁砷化物化合物中pnictogen高度被确定为调控电子与磁性行为的关键控制参数。
• 晶格畸变的抑制与量子临界行为的出现相关，表明晶格与磁性之间存在强耦合。
• 结果表明，调节pnictogen高度可影响与超导性相关的电子配对机制。
• 在x ≈ 0.4处观测到的量子临界点与由量子涨落驱动的连续相变一致。