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凝聚态物理 > 强关联电子

arXiv:1810.00218 (cond-mat)
[提交于 2018年9月29日 ]

标题: 强关联凯尔文磁体中巨大且各向异性的多体自旋-轨道可调性

标题: Giant and anisotropic many-body spin-orbit tunability in a strongly correlated kagome magnet

Authors:Jia-Xin Yin, Songtian S. Zhang, Hang Li, Kun Jiang, Guoqing Chang, Bingjing Zhang, Biao Lian, Cheng Xiang, Ilya Belopolski, Hao Zheng, Tyler A. Cochran, Su-Yang Xu, Guang Bian, Kai Liu, Tay-Rong Chang, Hsin Lin, Zhong-Yi Lu, Ziqiang Wang, Shuang Jia, Wenhong Wang, M. Zahid Hasan
摘要: 由于kagome晶格(由角共享三角形组成的晶格)的不寻常几何结构,其电子有助于研究受挫、关联和拓扑量子电子态的物理性质。 在强自旋-轨道耦合存在的情况下,kagome晶格的磁性和电子结构进一步纠缠,这可能导致以前未知的自旋-轨道现象。 在这里,我们使用矢量磁场能力和扫描隧道显微镜来阐明kagome铁磁体Fe3Sn2的自旋-轨道特性,并探索相关的奇异关联现象。 我们发现,来自kagome晶格的多体电子态与具有三维各向异性的矢量场强烈耦合,表现出由磁化驱动的巨大向列(二重对称)能量偏移。 探测费米子准粒子干涉揭示了一致的自发向列性——电子关联的明确迹象——而矢量磁化能够改变这种状态,从而控制多体电子对称性。 这些由自旋驱动的巨大电子响应远远超出Zeeman物理范围,并指向一种潜在的关联磁拓扑相的实现。 这种kagome磁体的可调性揭示了外加场、电子激发和向列性之间的强相互作用,为控制自旋-轨道特性以及探索拓扑或量子材料中的新兴现象提供了新方法。
摘要: Owing to the unusual geometry of kagome lattices-lattices made of corner-sharing triangles-their electrons are useful for studying the physics of frustrated, correlated and topological quantum electronic states. In the presence of strong spin-orbit coupling, the magnetic and electronic structures of kagome lattices are further entangled, which can lead to hitherto unknown spin-orbit phenomena. Here we use a combination of vector-magnetic-field capability and scanning tunnelling microscopy to elucidate the spin-orbit nature of the kagome ferromagnet Fe3Sn2 and explore the associated exotic correlated phenomena. We discover that a many-body electronic state from the kagome lattice couples strongly to the vector field with three-dimensional anisotropy, exhibiting a magnetization-driven giant nematic (two-fold-symmetric) energy shift. Probing the fermionic quasi-particle interference reveals consistent spontaneous nematicity-a clear indication of electron correlation-and vector magnetization is capable of altering this state, thus controlling the many-body electronic symmetry. These spin-driven giant electronic responses go well beyond Zeeman physics and point to the realization of an underlying correlated magnetic topological phase. The tunability of this kagome magnet reveals a strong interplay between an externally applied field, electronic excitations and nematicity, providing new ways of controlling spin-orbit properties and exploring emergent phenomena in topological or quantum materials.
评论: 自然,网络版(2018)
主题: 强关联电子 (cond-mat.str-el)
引用方式: arXiv:1810.00218 [cond-mat.str-el]
  (或者 arXiv:1810.00218v1 [cond-mat.str-el] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.1810.00218
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI
期刊参考: Nature 562, 91-95 (2018)
相关 DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-018-0502-7
链接到相关资源的 DOI

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来自: Jiaxin Yin [查看电子邮件]
[v1] 星期六, 2018 年 9 月 29 日 14:57:02 UTC (1,123 KB)
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