Ho2Ir3Si5中巨电荷密度波序与磁性的耦合
强关联电子
2023-02-27 v1 材料科学
摘要
Ho2Ir3Si5属于三维（3D）R2Ir3Si5（R = Lu、Er和Ho）化合物家族，该家族表现出巨一级电荷密度波（CDW）转变，伴随强烈的斜方到三斜晶格畸变以及超晶格反射。单晶X射线衍射（SXRD）分析揭示，沿c轴的Ir-Ir锯齿链对所有三种化合物中的CDW负责。稀土元素从非磁性Lu替换为磁性Er或Ho降低了TCDW，其中TCDWLu = 200 K、TCDWEr = 150 K、TCDWHo = 90 K。在这三种化合物中，Ho2Ir3Si5是唯一可观察到二级超晶格反射的系统，表明调制波的非谐形状。CDW转变在比热、电导率和磁化率的温度依赖关系中表现为异常，所有测量性质均具有90至130 K的大滞回，从而证实了SXRD测量。与先前报道的Er2Ir3Si5类似，似乎存在CDW与磁性之间的耦合，使得Ho3+磁矩受CDW转变影响，即使在顺磁态中也是如此。此外，早先对多晶材料的研究揭示了在TN = 5.1 K处的反铁磁（AFM）有序，而在我们高度有序的单晶中AFM有序被抑制且仅有CDW存在。第一性原理计算预测Ho2Ir3Si5为一种金属，在费米能级处共存电子与空穴口袋。Ho和Ir原子具有球对称金属型电荷密度分布，易于发生CDW畸变。声子计算确认Ir原子主要对CDW畸变负责，这与实验一致。
引用
@article{arxiv.2210.16445,
title = {Coupling between colossal charge density wave ordering and magnetism in Ho2Ir3Si5},
author = {Sitaram Ramakrishnan and Jin-Ke Bao and Claudio Eisele and Bikash Patra and Minoru Nohara and Biplab Bag and Leila Noohinejad and Martin Tolkiehn and Carsten Paulmann and Achim M. Schaller and Toms Rekis and Surya Rohith Kotla and Andreas Schönleber and Arumugam Thamizhavel and Bahadur Singh and Srinivasan Ramakrishnan and Sander van Smaalen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.16445},
year = {2023}
}