Optical investigation of Spin density wave formation in SrMnBi2

Abstract

철 기반 고온 초전도체가 발견된 뒤, 그 기원을 밝히고 전이온도를 높이려는 시도로써 철 기반 고온 초전도체와 유사한 구조를 갖는 다양한 물질을 합성하려는 연구가 진행되었다. 그 결과 전이온도가 매우 높을 것이라 예측되는 112 iron-pnictide 구조가 이론적으로 제안되었고, 이와 매우 유사한 구조를 갖는 SrMnBi2 물질이 최근 성공적으로 합성 되었다. SrMnBi2은 290K 근처에서 Mn 스핀의 반강자성 정렬이 보여 철 기반 고온 초전도체와 유사한 성질이 기대되었지만, 일반적인 철 기반 고온초전도체와는 달리 반강자성 정렬 현상이 Mn의 국소 자기 모멘트의 정렬에 의한 것으로 여겨져 이에 대한 심층적인 연구는 이루어지지 않았다. 이 논문에서는 내장 금 도금 방식의 정밀한 적외선 분광학으로 광학 전도도를 구함으로써, 290K 부터 일어나는 점진적인 스핀 밀도파 형성을 관찰하였다. 나아가 전자간 상호작용을 고려한 국소 밀도 근사 계산법을 통해 SrMnBi2 물질의 전자구조가 스핀 밀도파 형성을 위한 페르미면 겹싸기 조건을 만족시킴을 밝힐 수 있었다. 이는 SrMnBi2에서의 반강자성 정렬이 국소 자기 모멘트의 정렬보다는 유동전자에 의한 페르미면 겹싸기 현상으로 설명할 수 있음을 의미한다.