自旋-轨道耦合型莫特绝缘体Sr2IrO4的高压拉曼光谱

摘要

5d过渡金属化合物内部的电子相互作用(U)、自旋-轨道耦合(SOC)、晶体场效应呈现既耦合又竞争的复杂关系.这些耦合竞争关系可以在温度、磁场或压力调控下诱发许多新奇的电磁性质,成为当前凝聚态物理的研究热点之一.通过对目前研究最多的化合物Sr2IrO4单晶进行常温高压下的拉曼光谱分析发现,加压至19.6～22.2 GPa时,拉曼光谱在波数为199 cm–1处出现新峰,清楚表明结构发生了相变,而该相变在此前一直无法确认.进一步的研究表明:这种结构相变的发生独立于低温下的磁性相变,可以通过自旋-轨道耦合对高压下Sr2IrO4的磁有序消失起到决定性作用.实验结果揭示了利用莫特绝缘体晶格变化来调控其电磁特性的新途径,也为未来设计新型功能材料提供了新思路.