論文の概要: Quantum fluctuation of ferroelectric order in polar metals

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.10882v1
• Date: Tue, 21 Feb 2023 18:58:11 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-22 14:00:21.470359
• Title: Quantum fluctuation of ferroelectric order in polar metals
• Title（参考訳）: 極性金属中の強誘電率の量子揺らぎ
• Authors: Fangyuan Gu, Jie Wang, Zi-Jian Lang, Wei Ku
• Abstract要約: 極性金属相」は、電子構造と原子構造に長距離強誘電体(FE)位を含む珍しい金属相である。 本稿では,このファズリング現象を説明するため,キャリア誘起量子ゆらぎに基づく一般的なメカニズムを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.392124256487091
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Since its discovery a decade ago, "polar metallic phase" has ignited significant research interest, as it further functionalizes the switchable electric polarization of materials with additional transport capability, granting them great potential in next-generation electronic devices. The polar metallic phase is an unusual metallic phase of matter containing long-range ferroelectric (FE) order in the electronic and atomic structure. Distinct from the typical FE insulating phase, this phase spontaneously breaks the inversion symmetry but without global polarization. Unexpectedly, the FE order is found to be dramatically suppressed by carriers and destroyed at moderate ~10% carrier density. Here, we propose a general mechanism based on carrier-induced quantum fluctuations to explain this puzzling phenomenon. Basically, the quantum kinetic effect would drive the formation of polaronic quasi-particles made of the carriers and their surrounding dipoles. The disruption in dipolar directions can therefore weaken or even destroy the FE order. We demonstrate such polaron formation and the associated FE suppression via a simple model using exact diagonalization, perturbation, and quantum Monte Carlo approaches. This quantum mechanism also provides an intuitive picture for many puzzling experimental findings, thereby facilitating new designs of multifunctional FE electronic devices augmented with quantum effects.
• Abstract（参考訳）: 10年前の発見以来、「極性金属相」は重要な研究の関心を喚起し、物質を交換可能な電気的分極をさらなる輸送能力で機能させ、次世代の電子機器に大きな可能性を与えている。 極性金属相は、電子構造と原子構造に長距離強誘電体(FE)位を含む珍しい金属相である。 典型的なfe絶縁相と異なり、この相は自発的に反転対称性を破るが、大域分極はしない。 予期せぬことに、feオーダーはキャリアによって劇的に抑制され、中程度から10%のキャリア密度で破壊される。 本稿では,このパズリング現象を説明するために,キャリア誘起量子ゆらぎに基づく一般的なメカニズムを提案する。 基本的に量子力学的効果は、キャリアとその周囲の双極子からなる偏光子準粒子の形成を促進する。 したがって双極子方向の破壊はfe秩序を弱めたり破壊したりする。 我々は, 正確な対角化, 摂動, 量子モンテカルロアプローチを用いた簡単なモデルを用いて, このようなポーラロン形成と関連するFE抑制を実証する。 この量子機構は、多くのファズリング実験結果に対する直感的な図も提供し、量子効果を付加した多機能FE電子デバイスの新しい設計を容易にする。

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