HgBa$_2$CuO$_{4+\delta}$赝能隙相中的对角向列性

铜氧化物中的赝能隙现象是高温超导研究中最神秘的谜题。特别是,赝能隙究竟伴随交叉还是相变,一直是长期争议的问题。每个原胞仅有一层CuO$_2$面的四方铜氧化物HgBa$_2$CuO$_{4+\delta}$是解决该谜题的理想体系。在此,我们通过极高精度的磁转矩实验测量CuO$_2$面内的磁化率各向异性。我们的关键发现是,在赝能隙温度$T^*$以下出现明显的面内二重各向异性,这为打破四重对称性的向列相变提供了热力学证据。最令人惊讶的是,向列指向沿CuO$_2$方格的对角线方向,这与各类铁基超导体及双层YBa$_2$Cu$_3$O$_{6+\delta}$中报道的键向列性形成鲜明对比,后两者的各向异性轴分别沿Fe-Fe与Cu-O-Cu方向。另一显著特征是,对角向列性随温度降低的增强在短程电荷密度波(CDW)形成的温度附近受到抑制。这与YBa$_2$Cu$_3$O$_{6+\delta}$形成强烈反差,其后者的键向列性不受CDW影响。我们的结果表明,在HgBa$_2$CuO$_{4+\delta}$中对角向列序与CDW序之间存在竞争关系。