蜂窝状铱酸盐 Cu$_2$IrO$_3$ 的复杂压力-温度结构相图

$\mathrm{Cu_2IrO_3}$ 是最新的层状蜂窝状铱酸盐之一，也是承载 Kitaev 量子自旋液体态的有力候选材料。本文通过粉末 X 射线衍射、X 射线吸收精细结构测量以及 $ab$-$initio$ 进化结构搜索相结合的方法，研究了其结构随压力和温度的依赖关系。在常压下，我们用一个相关但明显更稳定的 $P2_1/c$ 结构修正了先前提出的 $C2/c$ 解。低于 8 GPa 的压力在常温和低温下均驱动 Ir-Ir 二聚体的形成，类似于 $\mathrm{Li_2IrO_3}$ 的情况。在更高压力下，结构演化强烈依赖于温度。在室温下约 15 GPa 处观察到 Ir 蜂窝层间距的剧烈不连续减小，很可能由 O-Cu-O 哑铃结构的塌缩所驱动。在 15 K 时，超过 20 GPa 的压力首先导致一个中间相，其特征是层间距连续减小，随后在 30 GPa 处经由另一次相变发生塌缩。然而，在约 40 GPa 下得到的室温与低温结构并不相同。值得注意的是，层间距的减小在室温下导致堆垛缺陷的明显愈合，但在 15 K 时则没有。本文讨论了 $\mathrm{Cu_2IrO_3}$ 电子结构随压力演化的可能启示。