論文の概要: Quantum criticality at cryogenic melting of polar bubble lattices
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.17073v1
- Date: Thu, 26 Oct 2023 00:32:21 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-10-27 22:41:42.347265
- Title: Quantum criticality at cryogenic melting of polar bubble lattices
- Title（参考訳）: 極性気泡格子の低温融解における量子臨界
- Authors: W. Luo, A. Akbarzadeh, Y. Nahas, S. Prokhorenko and L. Bellaiche
- Abstract要約: 極薄Pb(Zr0.4Ti0.6)O3薄膜におけるいくつかの双極子相の位相に量子揺らぎがどう影響するかを示す。
また、量子揺らぎは六角形気泡格子と液体のような状態とを分離する量子臨界点(QCP)を誘導することを示した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum fluctuations (QFs) caused by zero-point phonon vibrations (ZPPVs) are
known to prevent the occurrence of polar phases in bulk incipient
ferroelectrics down to 0K1-3. On the other hand, little is known about the
effects of QFs on the recently discovered topological patterns in ferroelectric
nanostructures4-9. Here, by using an atomistic effective Hamiltonian within
classical Monte Carlo (CMC) and path integral quantum Monte Carlo
(PI-QMC)1,3,10,11, we unveil how QFs affect the topology of several dipolar
phases in ultrathin Pb(Zr0.4Ti0.6)O3 (PZT) films. In particular, our PI-QMC
simulations show that the ZPPVs do not suppress polar patterns but rather
stabilize the labyrinth4, bimeron5 and bubble phases12,13 within a wider range
of bias field magnitudes. Moreover, we reveal that quantum fluctuations induce
a quantum critical point (QCP) separating a hexagonal bubble lattice from a
liquid-like state characterized by spontaneous motion, creation and
annihilation of polar bubbles at cryogenic temperatures. Finally, we show that
the discovered quantum melting is associated with anomalous physical response,
as, e.g., demonstrated by a negative longitudinal piezoelectric coefficient.
- Abstract（参考訳）: ゼロ点フォノン振動(ZPPV)による量子揺らぎ(QF)は、バルク初期強誘電体における極相の発生を0K1-3以下に抑えることが知られている。
一方,最近発見された強誘電体ナノ構造体4-9のトポロジカルパターンに対するQFの影響についてはほとんど分かっていない。
ここでは、古典モンテカルロ(cmc)およびパス積分量子モンテカルロ(pi-qmc)1,3,10,11内の原子論的有効ハミルトニアンを用いて、極薄pb(zr0.4ti0.6)o3(pzt)膜中のいくつかの双極子相のトポロジーにqfがどのように影響するかを示す。
特に, PI-QMCシミュレーションでは, ZPPVは極性パターンを抑えるのではなく, より広いバイアス場大の範囲で, ラビリンス4, ビメロン5, 気泡相12,13を安定化させることを示した。
さらに, 量子揺らぎにより, 六角形気泡格子と液状状態とを分離する量子臨界点 (qcp) が誘導され, 極低温における極性気泡の自発運動, 生成, 消滅を特徴とすることが明らかとなった。
最後に,検出された量子融解は,例えば負の縦圧電係数によって示される異常な物理応答と関連していることを示す。
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