Atomic-scale fragmentation and collapse of antiferromagnetic order in a doped Mott insulator
Atomic-scale fragmentation and collapse of antiferromagnetic order in a doped Mott insulator
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掺杂莫特绝缘体中反铁磁序的原子尺度碎裂和崩溃
DOI：
10.1038/s41567-019-0671-9
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发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
19.6
通讯作者：
Zeljkovic, Ilija
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhao, He;Manna, Sujit;Porter, Zach;Chen, Xiang;Uzdejczyk, Andrew;Moodera, Jagadeesh;Wang, Ziqiang;Wilson, Stephen D.;Zeljkovic, Ilija
在反铁磁性Mott绝缘体中，由于Mott态被扰动，固有的相分离，因此很难解开绝缘态与电荷间隙和磁序之间的关系。在原子长度尺度上测量磁性和电性将提供至关重要的洞察力，但这还有待于实验实现。在这里，我们使用自旋极化扫描隧道显微镜(SP-STM)来显示来自相对论Mott绝缘体Sr2IrO4中的反铁磁序的周期性自旋分辨调制，以及它们是如何随着掺杂的变化而变化的。我们发现，在绝缘体到金属的转变(IMT)附近，长程反铁磁有序熔化成具有短程关联的碎片态。最重要的是，我们发现短程反铁磁序与观测到的谱隙大小在局域上不相关。这表明，静态短程反铁磁关联不太可能是谱隙不均匀闭合和IMT附近出现伪隙区域的原因。我们的工作使SP-STM成为揭示复杂氧化物中原子尺度磁信息的有力工具。
Disentangling the relationship between the insulating state with a charge gap and the magnetic order in an antiferromagnetic Mott insulator remains difficult due to inherent phase separation as the Mott state is perturbed, , , , , –. Measuring magnetic and electronic properties at atomic length scales would provide crucial insight, but this is yet to be experimentally achieved. Here, we use spin-polarized scanning tunnelling microscopy (SP-STM) to visualize the periodic spin-resolved modulations originating from the antiferromagnetic order in a relativistic Mott insulator Sr2IrO4(refs.,), and how they change as a function of doping. We find that near the insulator-to-metal transition (IMT), the long-range antiferromagnetic order melts into a fragmented state with short-range correlations. Crucially, we discover that the short-range antiferromagnetic order is locally uncorrelated with the observed spectral gap magnitude. This suggests that static short-range antiferromagnetic correlations are unlikely to be the cause of the inhomogeneous closing of the spectral gap and the emergence of pseudogap regions near the IMT. Our work establishes SP-STM as a powerful tool for revealing atomic-scale magnetic information in complex oxides.
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影响因子：
--
作者：
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通讯作者：
P. Cochat;L. Vaucoret;J. Sarles