Combining spin-orbit coupling and multi-orbital interactions: a recipe for novel magnetism and superconductivity
Notice bibliographique
Résumé
This thesis explores a multi-orbital model with a strong spin-orbit coupling where interactions are tuned via a compressive strain.The platform used to explore this type of physics is the perovskite iridate Sr 2 IrO 4 .Undoped and unstrained, this iridate compound is a spin-orbit coupled antiferromagnet.Under doping, Sr 2 IrO 4 has been predicted to host superconductivity.Applying a compressive strain to the compound tunes the dispersion of electrons in each orbital and consequently the interactions between electrons.In a model considering strain and doping, iridate physics is shown to encompass the two cases of either the interacting order being dominated by spin-orbit physics or multi-orbital interactions and spin-orbit coupling being of comparable size.This thesis focuses on modeling magnetism and superconductivity.Firstly, the magnetic order parameters are modeled with a mean field approximation.For undoped Sr 2 IrO 4 under compressive strain the multi-orbital nature of the order is determined, and a strain-induced phase transition takes place.An external magnetic field is included to further determine signatures of the order.Secondly, superconductivity is modeled with an effective interaction calculated via the random phase approximation (RPA).For realistic parameter values for doped Sr 2 IrO 4 a strain-induced superconducting order is found to be possible.Considering a wider range of parameters reveals a theoretical phase diagram rich with magnetic and superconducting orders.As the compressive strain is increased, several types of magnetic fluctuations compete.For the found novel superconducting orders a classification of symmetries as well as determination of topological properties is performed.Strain in the iridates is thus not only shown to be a useful tool to expand a possible superconducting region at high spin-orbit coupling.It is also a good tool to explore the complex system of underlying interactions.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,003 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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