$\alpha$-RuCl$_3$的堆垛无序与热输运性质
材料科学
2024-01-17 v2 强关联电子
摘要
-RuCl是著名的Kitaev量子自旋液体候选材料，由于蜂窝层间弱的范德华键合而易出现堆垛无序。经过十多年的密集实验与理论研究，堆垛自由度、结构转变、磁性与热输运性质之间的详细关联仍待解决。本工作中，我们揭示了即使在高品质-RuCl晶体中也固有的少量堆垛无序的影响。这种少量堆垛无序导致磁有序温度变化，并抑制结构转变与热导率。堆垛无序最少的晶体具有T7.4\,K，并在降温至约140\,K时呈现明确的结构转变。对于那些具有更多堆垛缺陷且T低于7\,K的晶体，结构转变在降温时发生于远低于140\,K且不完全，表现为弥散条纹以及高温相与低温相共存至最低测量温度。两类晶体均在场诱导量子自旋液体态中表现出振荡的场依赖热导率以及热霍尔电阻率中的平台状特征。然而，堆垛无序最少的-RuCl晶体具有更高的热导率，使热霍尔电导更接近于半整数量子化值。这些发现展示了层间堆垛、结构转变、磁性与热输运性质之间的强关联，强调了尽管范德华键合弱，层间耦合在-RuCl中的重要性。
引用
@article{arxiv.2303.03682,
title = {Stacking disorder and thermal transport properties of $\alpha$-RuCl$_3$},
author = {Heda Zhang and Michael A McGuire and Andrew F May and Joy Chao and Qiang Zheng and Miaofang Chi and Brian C Sales and David G Mandrus and Stephen E Nagler and Hu Miao and Feng Ye and Jiaqiang Yan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.03682},
year = {2024}
}