使用低频交流方法测定压电致动器驱动单轴压力盒中量子材料的动态杨氏模量

我们报告了一种新技术，用于在压电致动器驱动的压力盒中，作为静态调谐应变 $\epsilon$ 的函数，测量量子材料在低温下的动态杨氏模量 $E$。除了静态调节应力和应变外，我们还对样品施加一个小振幅、有限频率的交流（1 Hz $\lesssim \omega \lesssim$ 1000 Hz）单轴应力 $\sigma_{ac}$，并使用电容传感器测量产生的交流应变 $\epsilon_{ac}$，以获得相关的模量 $E$。我们通过对非常规超导体 Sr$_2$RuO$_4$ 的原理验证实验展示了这项新技术的性能，该材料以其丰富的温度-应变相图而闻名。特别是，我们表明使用这种低频交流技术测量的 $E$ 的大小表现出显著的非线性弹性，这与先前使用直流方法在 [100] 应变下对 Sr$_2$RuO$_4$ 的杨氏模量测量结果（Noad 等人，Science 382, 447-450 (2023)）非常吻合。通过在单次测量中结合新的交流杨氏模量测量与交流弹热测量，我们证明了这些交流技术在检测量子材料弹性性质的微小异常方面是强有力的。最后，以 Sr$_2$RuO$_4$ 为例，我们展示了模量的虚部如何能够提供关于有序相性质的额外信息。