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Department of Physics & Astronomy

[오태구 학생, 양범정, 노태원 교수] Pr2Ir2O7 변형 박막에서 강상 자성 바일 준금속 상태 존재 입증 (Advanced Materials 논문 게재)

2021-05-25l 조회수 398

Correlated Magnetic Weyl Semimetal State in Strained Pr2Ir2O7

위상수학과 전자의 상호작용이 만들어낸 강상 위상학적 상은 응집물질 물리학에서 큰 관심을 끌고 있습니다. 하지만 강상 바일 준금속의 경우는 자연계에 잘 존재하지 않기 때문에, 실험적으로 잘 관찰되지 않았습니다. 특히 재규격화에 의한 로그 형태의 페르미 속도를 실험적으로 구현하는 것은 아직 전례 없던 일입니다. 여기서, 우리는 이전에 벌크에서 상자성 Luttinger 준금속으로 알려져 있던 파이로클로르 이리듐 산화물 Pr2Ir2O7 (PIO)을 변형하여, 로그 재규격화된 강상 자성 바일 준금속을 찾았다고 보고합니다. Epitaxial 변형은 PIO 박막에서 시간역전 대칭성을 깨고 자성 바일 준금속으로 만들어주는 All-in-all-out 반강자성 배열을 일으킵니다. 실험 데이터와 재규격화 군 계산에 의해 우리는 그래핀과 비슷하게 긴 범위의 상호작용이 로그 형태로 재규격화된 페르미 속도를 가진 강상 바일 액체 상태가 됨을 보였습니다. 우리는 파이로클로르 이리듐 산화물에서 강상 위상학적 상을 변형으로 조절하는 새로운 기회를 창출하였습니다.
Abstract: Correlated topological phases (CTPs) with interplay between topology and electronic correlations have attracted tremendous interest in condensed matter physics. Therein, correlated Weyl semimetals (WSMs) are rare in nature and, thus, have so far been less investigated experimentally. In particular, the experimental realization of the interacting WSM state with logarithmic Fermi velocity renormalization has not been achieved yet. Here, experimental evidence of a correlated magnetic WSM state with logarithmic renormalization in strained pyrochlore iridate Pr2Ir2O7 (PIO) which is a paramagnetic Luttinger semimetal in bulk, is reported. Benefitting from epitaxial strain, “bulkabsent” allin–allout antiferromagnetic ordering can be stabilized in PIO film, which breaks timereversal symmetry and leads to a magnetic WSM state. With further analysis of the experimental data and renormalization group calculations, an interacting Weyl liquid state with logarithmically renormalized Fermi velocity, similar to that in graphene, is found, dressed by longrange Coulomb interactions. This work highlights the interplay of strain, magnetism, and topology with electronic correlations, and paves the way for strainengineering of CTPs in pyrochlore iridates.

참여 연구원: Yangyang Li, 오태구, 손재석, 송정근, 김미경, 송동준, 김석현, 김창영, 양범정, 노태원.

Advanced Materials 게재
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adma.202008528