物理所錳基絕緣體化合物中反鐵磁序高壓調控研究獲進展

　　銅氧化物和鐵基高溫超導體的母體化合物都具有反鐵磁長程序，通過采用化學摻雜或施加壓力等手段可將其反鐵磁長程序有效抑制，產生反鐵磁至順磁轉變，在轉變點附近由于電荷，軌道、自旋、晶格等自由度的相互作用，使系統處于磁漲落狀態(即奇異量子態)，通常具有這種量子態的系統在低溫下會呈現出超導電性。因此，抑制具有反鐵磁長程序化合物中的反鐵磁序是探索新型高溫超導體的重要方向之一。

　　自從鐵基超導體被發現以來，一類具有與銅氧化物母相的物理性質完全相似又與鐵基超導體結構相同的錳基化合物(如LaMnPO)倍受人們的關注，認為這類錳基化合物是連接銅氧化物超導體和鐵基超導體的“橋梁”。因此，寄希望于通過該類化合物的研究為高溫超導體超導機制的破解提供線索，同時探索錳基化合物中超導電性存在的可能性，但大量的實驗結果表明化學摻雜不能有效的抑制這類化合物中的反鐵磁長程序。

　　中科院物理研究所/北京凝聚態物理國家實驗室(籌)超導國家重點實驗室趙忠賢研究組孫力玲研究員與博士生郭靜等與美國Stony Brook大學Aronson教授和Rutgers大學Kotliar教授合作對LaMnPO單晶進行了高壓研究。首先，通過同步輻射高壓原位XRD研究發現了壓致結構相變【PNAS 109(2012) E1815-E1819】。通過精修高壓下獲得的XRD譜線，得到不同壓力下化合物中的原子位置，并以此為基礎開展了相應的理論計算，預測在一定的壓力下這類化合物將發生反鐵磁絕緣體向反鐵磁金屬的轉變。

　　最近，該研究組采用高壓原位電阻和交流磁化率雙重測量手段進一步對這類化合物進行了研究。首次發現了壓力驅動的兩個階段的電子退局域化轉變和壓力對其反鐵磁長程序的調控規律。在壓力接近34GPa時，發現其反鐵磁長程序的徹底塌陷。這些發現對于錳基化合物中潛在超導電性的探索和對高溫超導機制的理解提供了新的實驗依據。該項研究成果發表在近期的【Scientific Report 3 (2013) 02555】。

　　此項工作得到科技部973計劃、國家自然科學基金和中科院等項目的支持。

圖1 LaMnPO單晶在不同壓力下的電阻隨溫度倒數的變化曲線(a)及激活能隙隨壓力的變化規律(b)

圖2 LaMnPO單晶在不同壓力下反鐵磁轉變溫度的變化

圖3 采用高壓原位電阻和磁化率雙重測量得到的LaMnPO單晶的壓力-溫度電子相圖