[论文解读] Evidence for realignment of the charge density wave state in ErTe$_3$ and TmTe$_3$ under uniaxial stress via elastocaloric and elastoresistivity measurements
本研究证明，在面内单轴应力作用下，ErTe₃ 和 TmTe₃ 中的电荷密度波（CDW）波矢可可逆地从 c 轴重新取向至 a 轴，该过程由应变诱导的对称性破缺驱动。通过热弹性效应和弹性电阻率测量，作者建立了应力-温度相图，并表明反称应变可克服材料固有的正交对称性偏好，揭示出与自由能模型一致的六阶相变。
We report the evolution of a charge density wave (CDW) state in the quasi-2D rare-earth tritellurides ($R$Te$_3$ for $R$=Er,Tm) as a function of in-plane uniaxial stress. Measurements of the elastocaloric effect, resistivity, and elastoresistivity allow us to demonstrate the importance of in-plane antisymmetric strain on the CDW and to establish a phase diagram. We show that modest tensile stress parallel to the in-plane $a$-axis can reversibly switch the direction of the ordering wavevector between the two in-plane directions. This work establishes $R$Te$_3$ as a promising model system for the study of strain-CDW interactions in a quasi-2D square lattice.
研究动机与目标
- 研究 ErTe₃ 和 TmTe₃ 中一维电荷密度波（CDW）态对面内单轴应力的响应。
- 确定应变如何改变这些准二维稀土三碲化物中 CDW 波矢方向与相稳定性。
- 利用热力学与输运探测手段，建立 RTe₃ 中 CDW 有序的应力-温度相图。
- 探讨面内反称应变在克服本征正交各向异性并驱动 CDW 重取向中的作用。
- 验证该体系作为研究清洁正方晶格体系中应变-CDW耦合的模型平台的适用性。
提出的方法
- 采用热弹性效应（ECE）测量检测应变引起的熵变与相变。
- 利用弹性电阻率（ER）测量探测费米面拓扑结构与散射过程的应变依赖性变化。
- 通过定制机械装置施加面内单轴应力，调节自由悬挂样品中的 CDW 态。
- 基于对称性构建六阶自由能展开，以模拟观测到的相变与波矢重取向。
- 将 ECE 与 ER 响应与温度和应力相关联，绘制应力-温度相图。
- 利用晶体学数据与晶格参数（a ≈ 0.999c）解释弱正交性在偏置 CDW 方向中的作用。
实验结果
研究问题
- RQ1面内单轴应力是否能在 ErTe₃ 和 TmTe₃ 中可逆地将 CDW 波矢从 c 轴重新取向至 a 轴？
- RQ2反称应变如何影响准二维 RTe₃ 体系中 CDW 态的稳定性和对称性？
- RQ3在施加应力下，q_c 与 q_a CDW 态之间的相变本质为何？
- RQ4本征正交畸变如何影响 CDW 的方向性？能否通过外部应变克服？
- RQ5所观测行为在多大程度上符合包含反称应变耦合的六阶自由能展开预测？
主要发现
- 沿 a 轴施加的单轴拉伸应力可可逆地将 ErTe₃ 和 TmTe₃ 中的 CDW 波矢从 c 轴切换至 a 轴。
- 在单轴应力下冷却时，向仅含 q_a 的 CDW 态的转变为二级相变。
- 在 T_CDW1 以下温度，单轴应力可诱导 q_c 与 q_a CDW 态之间的第一阶相变。
- 观测到的相变与包含反称应变耦合的六阶自由能展开在定量上一致。
- 该体系表现出具有 q_c、q_a 及共存 CDW 态区域的应力-温度相图。
- 结果证实，面内反称应变是调控准二维正方晶格中 CDW 有序的强有力调控参数。
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