Symmetriebrechende Gitterverzerrung in einer elektronischen nematischen Phase
Symmetry-Breaking Lattice Distortion in an Electronic Nematic Phase
Stingl, Christian
Dissertation
Angenommen am:
2011-05-31
Erschienen:
2011-06-22
Betreuer:
Gegenwart, Philipp Prof. Dr.
Gutachter:
Gegenwart, Philipp Prof. Dr.
Gutachter:
Lang, Michael Prof. Dr.
Zum Verlinken/Zitieren: http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B4F5-2
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3,3 MB
Format:
PDF
Beschreibung:
Dissertation
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Zusammenfassung
Englisch
In a nematic phase, an electron system can spontaneously break the rotational symmetry of the crystal lattice. The itinerant metamagnet Sr$_3$Ru$_2$O$_7$is a model system for electronic nematicity in the vicinity of a quantum critical point. This thesis investigates the nematic phase in Sr$_3$Ru$_2$O$_7$ by high-resolution capacitive dilatometry. Thermal expansion and magnetostriction in the $ab$-plane of the sample are measured at low temperatures and with different orientations of the external magnetic field. The experiments show that the nematic state is accompanied by a lattice distortion of the order of $10^{−6}$. This structural symmetry-breaking can be described as a partial orbital ordering in the $d_{xz}$-, $d_{yz}$ bands. The observations are consistent with the general prediction that structural instabilities can be driven by quantum-critical fluctuations.
Keywords: quantum critical point; metamagnetism; nematicity; symmetry breaking; thermal expansion; magnetostriction; Sr3Ru2O7; nematic phase
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In einer nematischen Phase bricht ein Elektronensystem spontan die Rotationssymmetrie des Kristallgitters. Der itinerante Metamagnet Sr$_3$Ru$_2$O$_7$ ist ein Modellsystem für elektronische Nematizität in der Nähe eines quantenkritischen Punktes. Diese Arbeit untersucht die nematische Phase in Sr$_3$Ru$_2$O$_7$ mittels hochauflösender kapazitiver Dilatometrie. Thermische Ausdehnung und Magnetostriktion in der $ab$-Ebene der Probe werden bei tiefen Temperaturen und unter verschiedenen Orientierungen des externen Magnetfelds gemessen. Die Experimente zeigen, daß der nematische Zustand mit einer Gitterverzerrung von der Größenordnung $10^{−6}$ einhergeht. Diese strukturelle Symmetriebrechung kann als eine partielle orbitale Ordnung in den $d_{xz}$-, $d_{yz}$-Bändern beschrieben werden. Die Beobachtungen sind konsistent mit der allgemeinen Vorhersage, daß strukturelle Instabilitäten durch quantenkritische Fluktuationen getrieben werden können.
Schlagwörter: quantenkritischer Punkt; Metamagnetismus; Nematizität; Symmetriebrechung; thermische Ausdehnung; Magnetostriktion; Sr3Ru2O7; nematic phase
