[김준성 교수 연구실]Frustration-driven C4 symmetric order in a naturally-heter…

[그림: (a) Sr2VO3FeAs의 철계 초전도층과 모트 절연체 층의 상호작용의 경쟁과 각 층의 전자상태 (b) C4 대칭성이 유지되는 특이 전하/오비탈 정렬 상태 ]

“철계 초전도체와 모트절연체 이종접합의 특이기저상태 발견”
김준성 교수 연구실의 옥종목 박사와 드레스덴 IFW 연구소의 백승호 박사는 강한 전자상호작용을 가지는 이종접합 초전도체인 Sr2VO3FeAs 물질의 특이한 전하/오비탈 정렬 상을 발견하고 특성을 규명하였다. 이 연구결과는 Nature Communications에 2017. 12. 18일자로 게재되었다.
고체내의 전자상호작용은 스핀/오비탈/전하 자유도의 자발적 대칭붕괴상태를 유도한다. 이 연구에서는 서로 다른 전자상호작용이 경쟁하는 철계 초전도체-모트절연체 이종접합에서 기존에 알려지지 않은 특이한 기저상태가 발현됨을 최초로 발견하였다. 이 연구는 향후 강상관 이종접합의 특이 상태와 물성을 이해하는데 중요한 기초를 제공할 것으로 기대된다.

A subtle balance between competing interactions in iron-based superconductors (FeSCs) can be tipped by additional interfacial interactions in a heterostructure, often inducing exotic phases with unprecedented properties. Particularly when the proximity-coupled layer is magnetically active, rich phase diagrams are expected in FeSCs, but this has not been explored yet. Here, using high-accuracy 75As and 51V nuclear magnetic resonance measurements, we show that a new electronic phase emerges in the FeAs layer below T0 ~ 155 K of Sr2VO3FeAs, a naturally-assembled heterostructure of a FeSC and a Mott-insulating vanadium oxide. We find that frustration of the otherwise dominant Fe stripe and V Neel fluctuations via interfacial coupling induces a charge/orbital order in the FeAs layers, without either static magnetism or broken C4-symmetry, while suppressing the Neel antiferromagnetism in the SrVO3 layers. These findings demonstrate that the magnetic proximity coupling stabilizes a hidden order in FeSCs, which may also apply to other strongly-correlated heterostructures.