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准二维层状材料RTe3体系的高压磁输运性质研究

批准号:
12104459
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
牛群
学科分类:
凝聚态物质输运性质
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
牛群

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
稀土金属三碲化物RTe3(R=La-Nd, Sm以及Gd-Tm)的晶体结构具有典型的准二维特性,在压力下表现出包含电荷密度波、反铁磁相、超导相的复杂相图。系统地研究RTe3体系三种量子态之间的相互作用,对揭示其作用机理,尤其是对研究铜氧化合物高温超导体等具有类似相图的准二维材料,将会有着重要的科学意义。本项目旨在通过高压作为调控手段,系统地研究RTe3材料的磁输运性质在压力下的演化情况。随着CDW相逐渐被压力抑制,研究超导相随压力的变化,判断CDW和超导之间是否存在竞争行为;探索准粒子有效质量是否存在发散状增加等反常行为,寻找CDW型量子临界点存在的证据;通过对比加压后的磁输运性质变化,研究反铁磁序在反常SdH量子震荡的作用。最后,对比样品厚度变薄前后的磁输运性质,判断厚度在少层样品反常线性磁阻等现象中的作用。本项目的完成将为理解准二维材料中的复杂相图提供一定的实验依据。
英文摘要
Rare-earth tritelluride compounds RTe3 (R=La-Nd, Sm and Gd-Tm), with the quasi-two-dimensional layered crystal structure, exhibit a complex phase diagram with charge density wave (CDW), antiferromagnetic order and superconductivity under pressure. Systematic investigation of the interplay between these three collective orders in RTe3 may shed new light of the interacting mechanism of multiple degrees of freedom, especially in quasi-two-dimensional layered materials with similar phase diagram such as the famous high Tc superconductors cuprate. In this proposal, we aim to measure the magnetotransport properties of RTe3 with pressure as the tuning parameter. As the CDW order suppressed gradually by pressure, the evolution of superconducting phase would reveal useful information about the competition with CDW order, at the same time, anomalies including diverging effective mass would be expected if quantum critical point with CDW type would exist. In addition, we will also investigate the role of antiferromagnetic order in the anomalous Shubnikov-de Hass quantum oscillation by comparing with magnetotransport properties at ambient pressure. Finally, the thickness dependence of the magnetotransport properties will be studied to find how the thickness changes the electronic properties of these materials. This project will be meaningful for a better understanding of the quasi-2D materials with similar phase diagram.
本项目主要依托合肥稳态强磁场大科学装置,发展薄层样品在压力调控下的高精度磁输运测量方法,并选取RTe3为代表的二维层状材料,通过压力调控下的磁输运,SdH量子振荡等物性测量,研究二维材料中电荷密度波(CDW)相、反铁磁性(AFM)、超导相等随着压力的演化,以及不同物相之间的相互作用机理。经过三年的工作,按计划顺利完成了拟开展的研究工作,发展了适用于稳态强磁场大科学装置的微纳样品高压调控技术(厚度<10nm,压力>20GPa);我们首先对TbTe3薄层样品进行了高压、强磁场下的磁输运研究,最高在26kbar下测量到了显著的SdH量子振荡,其量子振荡幅值满足传统的LK关系,与常压表现不同,说明常压下的反常量子振荡现象很可能与CDW与磁性耦合;进一步数据分析表明在拱形超导区域并未发现发散性的有效质量,未观测到CDW型量子临界现象,其超导Tc的增加可能源于CDW被抑制后电子结构的改变;在此基础上,我们还将该技术广泛推广到其他二维层状材料中,如笼目结构超导材料AV3Sb5、范德华磁性材料Fe5GeTe2,CrTe等二维层状材料中,对其薄层磁输运特性进行了系统的研究,均取得了重要成果,证明了该技术的普适性,为后续开展更多薄层样品在压力、强磁场综合极端条件下的磁输运研究打下了坚实的实验基础。
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