MARC

 008260126s2025        us                              c    eng  d
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■020    ▼a9798311952224
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■035    ▼a(MiAaPQ)Stanforddq192bp8435
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a530
■1001  ▼aZic,  Mark  P.
■24510▼aFerroquadrupolar  Order  and  Fluctuations  in  Thulium  Vanadate
■260    ▼a[Sl]▼bStanford  University▼c2025
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2025
■300    ▼a141  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  86-12,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Fisher,  Ian.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Stanford  University,  2025.
■520    ▼aMuch  of  the  original  motivation  for  this  thesis  stemmed  from  the  idea  of  doing  a  'bottom-up'  approach  in  understanding  phenomena  present  in  some  high-temperature  superconductors.  A  phase  that  breaks  the  rotational  symmetry  (also  called  a  nematic  phase)  of  the  crystal  lattice  is  present  both  in  the  cuprates  [101]  and  Fe-based  superconductors  [73].  Studies  have  been  conducted  that  show  that  superconductivity  can  be  enhanced,  or  even  originate  from,  a  nematic  quantum  critical  point  [60,  61].  However,  these  high-temperature  superconductors  are  notorious  for  their  many  phases,  which  complicate  the  ability  to  completely  understand  the  nature  of  the  nematic  phase  or  its  influence  on  superconductivity.Breaking  down  Ba(Fe1−xCox)2As2[  14],  for  example,  the  nematic  phase  is  present  alongside  the  magnetic  phase  as  x  is  tuned.  As  x  is  increased,  there  exists  a  putative  quantum  critical  point  underneath  the  peak  of  the  superconducting  dome.  With  strong  electronic  interactions  and  clear  disorder  present  from  the  substitution  of  Co,  this  representative  material  system  illustrates  how  difficult  disentangling  and  understanding  the  intertwined  orders  can  be.  A  bottom-up  approach  takes  the  idea  of  starting  with  as  simple  a  material  system  as  possible  for  a  particular  order,  building  upon  it,  and  keeping  a  close  eye  on  emergent  phenomena.  One  can  imagine  starting  with  a  clean,  simple  nematic  system  with  interactions  only  pertaining  to  that  phase,  then  introducing  disorder,  electron-electron  interactions,  and  more  to  'build  up  to'  the  high-temperature  superconductors  in  a  systematic  fashion.  Heavily  researched  materials  from  the  1970s  serve  as  an  excellent  platform  for  this  pursuit,  as  they  are  very  well  understood,  both  experimentally  and  theoretically,  and,  with  the  use  of  modern  techniques  and  perspective,  these  classic  materials  offer  an  opportunity  to  construct  a  new  framework  from  which  we  can  understand  more  complex  and  exotic  materials.Because  of  the  aforementioned  link  to  superconductivity,  much  of  the  interest  in  nematic  systems  is  in  the  influence  of  a  quantum  critical  point  on  other  phases.  In  theory,  simple  nematic  phases  can  be  suppressed  to  zero  Kelvin  by  some  tuning  parameter,  allowing  for  one  to  probe  a  quantum  critical  state  without  obstruction.  Indeed,  the  title  material,  TmVO4,  provides  a  clean,  tunable,  and  attainable  way  to  experimentally  access  the  quantum  critical  point.  The  ideality  of  a  model  system  both  allows  some  freedom  (i.e.,  the  ability  to  calculate  and  predict  phenomena)  and  opens  more  opportunities  for  questions  (i.e.,  'do  our  experimental  observations  follow  the  current  model  exactly?',  'is  the  model  missing  anything?',  and  'can  we  push  this  to  a  limit  in  which  the  model  no  longer  works?').Similar  to  the  questions  asked  above,  other,  more  fundamental  motives,  also  drove  this  work,  possibly  to  an  even  greater  extent  than  the  connection  to  high-temperature  superconductivity.  Independently,  higher  rank  multipoles  (i.e.,  higher  than  dipoles)  are  interesting  because  they  provide  local  moment  realizations  of  a  wider  set  of  electronic  states.  For  example,  ferroquadrupolar  order  is  a  local  moment  realization  of  nematic  order;  ferro-octupole  order  is  a  local  moment  realization  of  certain  types  of  altermagnet;  certain  types  of  hexadecapole  order  are  realizations  of  ferroaxial  order;  thus,  one  can  import  and  address  open  questions  associated  with  these  wider  electronic  phases  in  the  context  of  local  moment  systems  for  which  the  underlying  Hamiltonian  is  much  better  understood.  One  interesting  aspect  of  this  is  how  the  coupling  to  the  lattice  in  materials  that  possess  such  quadrupolar  (i.e.,  nematic)  fluctuations  is  different  in  comparison  to  magnetic  systems  [74,  54].  This  can  affect  classical  and  quantum  critical  behavior  because  the  correlation  length  only  grows  along  specific  directions  ('selective  direction  criticality'),  which  profoundly  affects  the  thermal  and  quantum  phase  transitions.  Indeed,  the  fact  that  the  ferroquadrupolar  thermal  phase  transition  follows  mean-field  expectations  is  precisely  because  of  this  effect  [74,  54].  From  an  experimentalist's  point-of-view,  higher  rank  multipoles  require  techniques  that  probe  these  states  directly  (or  at  least  semi-directly),  making  them  very  challenging  and  interesting  to  study  in  a  laboratory  setting.  Because  strain  couples  bilinearly  to  quadrupoles,  and  can  be  used  as  part  of  a  composite  effective  field  for  higher  rank  multipoles  [21,  105],  strain-based  tools  and  approaches  are  especially  effective  at  elucidating  broken  symmetries  and  coupling  to  associated  fluctuations.  Therefore,  there  is  a  special  role  for  anisotropic  strain  (in  conjunction  with  magnetic  field  in  some  cases,  such  as  in  octupolar  materials),  as  it  can  couple  to  higher  rank  multipoles  directly  [42].As  will  be  discussed  at  length  in  the  rest  of  the  Introduction,  the  physical  model  that  provides  the  context  for  understanding  TmVO4  is  the  transverse  field  Ising  model  (TFIM);  the  TFIM  is  one  of  the  most  fundamental  models  used  to  study  classical  and  quantum  phase  transitions,  capturing  the  essential  interplay  of  spin-spin  interactions  that  favor  an  Ising-like  ordered  phase  along  a  particular  direction,  and  a  transverse  field  along  a  different  direction  that  suppresses  the  phase  by  introducing  quantum  fluctuations.
■590    ▼aSchool  code:  0212.
■650  4▼aPhase  transitions
■650  4▼aHeat
■650  4▼aSuperconductivity
■650  4▼aEntropy
■650  4▼aMagnetic  fields
■650  4▼aUltrasonic  imaging
■650  4▼aCondensed  matter  physics
■650  4▼aLow  temperature  physics
■690    ▼a0598
■690    ▼a0611
■71020▼aStanford  University.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g86-12B.
■790    ▼a0212
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2025
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17357125▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

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