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Evidence for distortion-induced local electric polarization in α-RuCl_(3)

Science China(Physics,Mechanics & Astronomy) 2024年第9期67卷 165-173页

作者： Xinrun Mi De Hou Xiao Wang Sabreen Hammouda Caixing Liu Zijian Xiong Han Li Yan Liu Guiwen Wang Aifeng Wang Yisheng Chai Yang Qi Wei Li Xiaoyuan Zhou Yixi Su dikhomskii Mingquan He Zhigao Sheng Young Sun College of Physics Center of Quantum Materials and DevicesChongqing UniversityChongqing 401331China Anhui Key Laboratory of Condensed Matter Physics at Extreme Conditions High Magnetic Field LaboratoryHefei Institutes of Physical ScienceAnhuiChinese Academy of SciencesHefei 230031 China University of Science and Technology of China Hefei 230026China Jülich Centre for Neutron Scienceat Heinz Maier-Leibnitz Zentrum(JCNS-MLZ) Forschungszentrum Jülich GmbHGarching D-85747Germany School of Physics Beihang UniversityBeijing 100191China Analytical and Testing Center Chongqing UniversityChongqing 401331China State Key Laboratory of Surface Physics Department of PhysicsFudan UniversityShanghai 200433China CAS Key Laboratory of Theoretical Physics Institute of Theoretical PhysicsChinese Academy of SciencesBeijing 100190China Ⅱ.Physikalisches Institut Universität zu KölnKöln D-50937Germany

The spin-orbit assisted Mott insulator α-RuCl_(3) is a prime candidate for material realization of the Kitaev quantum spin *** little attention has been paid to charge degrees of freedom,charge effects,such as electric polarization,may arise in this ***,we report distortion-induced local electric polarization in α-RuCl_(3) as evidenced by single-crystal X-ray diffraction,second harmonic generation(SHG)and dielectric *** SHG signal appears at room temperature and develops substantially in the Kitaev paramagnetic state when short-range spin correlations come into *** sizable pyroelectric currents in the Kitaev paramagnetic state,the absence of hysteresis in the polarization-electric field(P-E)points to the shortrange nature of electric *** localized electric polarization is likely the result of distortion-induced charge dimerization,achieved through virtual hopping-induced charge *** addition,the electric polarization is boosted by short-range spin correlations via spin-phonon coupling in the Kitaev paramagnetic *** results emphasize the importance of charge degrees of freedom in α-RuCl_(3),which establish a novel platform to investigate charge effects in Kitaev materials.

关键词： Mott insulator Kitaev quantum spin liquid electric polarization

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