Visualizing monoassiale-ceppo manipolazione dei domini antiferromagnetici in Fe_{1 +Y}Te utilizzando una scansione polarizzata in Spin Tunneling microscopio

Superconduttività ad alta temperatura in cuprati e superconduttori a base di ferro è un stato intrigante di quantum materia^1,2. Una sfida importante nella superconduttività di comprensione è la natura localmente intrecciata di vari Stati di rotture di simmetria, come elettronici nematici e smettiche fasi (che si rompono simmetrie rotazionali e traslazionali degli stati elettronici), con superconduttività^3,4,5,6,7. Manipolazione e deliberata messa a punto di questi stati di rotture di simmetria è un obiettivo chiave verso la comprensione e il controllo di superconduttività.

Deformazione controllata, sia monoasse e biasse, è una tecnica affermata per l’ottimizzazione degli stati elettronici collettivi in materia condensata sistemi^{8,9,10,11,12, 13,14,15,16,17,18,19,20,21, 22}. Questo tuning pulito, senza l’introduzione di disturbo tramite drogaggio chimico, è comunemente usato in vari tipi di esperimenti per ottimizzare la massa proprietà elettroniche^23,24,25,26 . Ad esempio, pressione uniassiale ha dimostrato di avere un effetto immenso sulla superconduttività Sr₂RuO₄¹³ e cuprati²⁷ e strutturale, magnetico e transizioni di fase nematica dei superconduttori a base di ferro ^{10 , 14 , 28 , 29} e recentemente è stata dimostrata in sintonia gli stati topologici di SmB₆²⁴. Tuttavia, l’uso del ceppo nelle tecniche di superficie sensibile, ad esempio STM e spettroscopia di fotoemissione risolta in angolo (ARPES), è stato limitato a in situ-cresciuta film sottili su substrati non corrispondenti^26,30. La grande sfida con l’applicazione di ceppo a cristalli singoli negli esperimenti di superficie sensibile è la necessità di fendere i campioni tesi nel vuoto ultraelevato (UHV). Negli ultimi anni, una direzione alternativa è stato quello di un campione sottile su piezo pile^9,10,18,31 o sulle piastre con diversi coefficienti di dilatazione termica^{19 a resina epossidica ,32}. Ancora in entrambi i casi, la grandezza dello sforzo applicato è piuttosto limitata.

Qui dimostriamo che l’uso di un nuovo dispositivo monoassiale-deformazione meccanico che permette ai ricercatori di colare un campione (deformazione compressiva) senza vincoli e visualizzare simultaneamente la sua struttura superficiale utilizzando STM (Vedi Figura 1). Ad esempio, usiamo monocristalli di Fe_{1 +y}Te, dove y = 0,10, il residuo del genitore di superconduttori di chalcogenide il ferro (y è la concentrazione di ferro in eccesso). Sotto T_N = ~ 60K, Fe_{1 +y}Te le transizioni da uno stato paramagnetico ad alta temperatura in uno stato di antiferromagnetico a bassa temperatura con un bicollinear della banda magnetica ordine^{26,33 ,34} (Vedi Figura 3A, B). La transizione magnetica è inoltre accompagnata da una transizione strutturale da tetragonale a monoclina^26,35. L’ordine AFM in piano forma detwinned domini con la struttura di spin che punta lungo lungo la struttura ortorombica³⁴b-direzione. Visualizzando l’ordine AFM con STM polarizzata in spin, abbiamo la struttura di dominio bidirezionale in_{unstrained Fe 1 +y}Te campioni della sonda e osservare la loro transizione verso un singolo dominio di grandi dimensioni sotto sforzo applicato (vedere lo schema elettrico in Figura 3C-E). Questi esperimenti mostrano il successo superficiale tuning dei monocristalli utilizzando il dispositivo di deformazione uniassiale presentato qui, la scissione del campione e la formazione immagine simultanea della sua struttura superficiale con il microscopio a effetto tunnel. La figura 1 Mostra le illustrazioni schematiche e immagini del dispositivo sollecitazioni meccaniche.