Magnetic fluctuations and nematic order in iron-based superconductors: Stability, short-time dynamics, transport and orbital correlations

• Applicants: Professor Dr. Ilya Eremin; Professor Dr. Jörg Schmalian
• Subject Area: Theoretical Condensed Matter Physics
• Term: from 2013 to 2021
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 237703666

• Final Report Year: 2019

Final Report Abstract

Die Aufgabenstellung des Projektes war die Untersuchung von dynamischen Anregungen in eisenbasierten Supraleitern, insbesondere zur Charakterisiering der in diesem System so wichtigen nematischen Fluktuationen bzw. er nematischen Ordnung. Wir haben die Theorie der spin-getriebenen nematischen Ordnung signifikant vorangetrieben. Zur Beschreibung der dynamischen Eigenschaften haben wir zunächst die ultraschnelle Dynamik dieser Anregungen studiert. Als äußerst Erfolgreich hat sich jedoch die genaue Untersuchung der Raman Anregungen in diesen Materialien erwiesen. Wir konnten eine quantitative Theorie der Raman Spektren in Systemen mit spin-getriebenen nomadischen Fluktuationen entwickeln. Darüber hinaus haben wir eine neue nematische Resonanz im Raman-Sprektrum von Supraleitern in der Nähe von nematischen quantenkritischen Punkten vorhergesagt, die in mehreren Experimenten verifiziert werden konnte.

Publications

• Ultrafast observation of critical nematic fluctuations and giant magnetoelastic coupling in iron pnictides, Nature Comm. 5, 3229 (2014)
  A. Patz, T. Li, S. Ran, R. M. Fernandes, J. Schmalian, S. L. Bud’ko, P. C. Canfield, I. E. Perakis, and J. Wang
  
• What drives nematic order in iron-based superconductors? Nature Physics 10, 97–104 (2014)
  R. M. Fernandes, A. V. Chubukov, and J. Schmalian
  
• Manifestation of nematic degrees of freedom in the Raman response function of iron pnictides, Phys. Rev. B 92, 075134 (2015)
  U. Karahasanović, F. Kretzschmar, T. Böhm, R. Hackl, I. Paul, Y. Gallais, and J. Schmalian
  
• Origin of nematic order in FeSe, Phys. Rev. B 91, 201105(R) (2015)
  A. V. Chubukov, R. M. Fernandes, and J. Schmalian
  
• Pair breaking in multiorbital superconductors: An application to oxide interfaces, Phys. Rev. B 92, 014518 (2015)
  M. S. Scheurer, M. Hoyer, and J. Schmalian
  
• Concealed d-wave pairs in the s±-condensate of iron-based superconductors, , Proceedings of the National Academy of Sciences, 2016
  T. Ong, P. Coleman, and J. Schmalian
  
• Critical spin fluctuations and the origin of nematic order in Ba(Fe1-xCox)2As2, Nature Physics, 12, 560 (2016)
  F. Kretzschmar, T. Böhm, U. Karahasanović, B. Muschler, A. Baum, D. Jost, J. Schmalian, S. Caprara, M. Grilli, C. Di Castro, J. G. Analytis, J.-H. Chu, I. R. Fisher, and R. Hackl
  
• Disorder-promoted C4-symmetric magnetic order in iron-based superconductors, Phys. Rev. B 93, 144414, (2016)
  M. Hoyer, R. M. Fernandes, A. Levchenko, and J. Schmalian
  
• Nematic resonance in the Raman response of iron-based superconductors, Phys. Rev. Lett. 116, 017001 (2016)
  Y. Gallais, I. Paul, L. Chauviere, J. Schmalian