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Pressure engineering of intertwined phase transitions in lanthanide monopnictide NdSb

Science China(Physics,Mechanics & Astronomy) 2022年第8期65卷 140-147页

作者： Ying Zhou Xuliang Chen Yonghui Zhou Jihai Yu Xiangde Zhu Chao An Changyong Park Xiangang Wan Xiaoping Yang Zhaorong Yang Institutes of Physical Science and Information Technology Anhui UniversityHefei230601China Anhui Province Key Laboratory of Condensed Matter Physics at extreme conditions High Magnetic Field LaboratoryHFIPSChinese Academy of SciencesHefei230031China High Magnetic Field Laboratory of Anhui Province Hefei230031China National Laboratory of Solid State Microstructures School of PhysicsCollaborative Innovation Center of Advanced MicrostructuresNanjing UniversityNanjing210093China HPCAT X-ray Science DivisionArgonne National LaboratoryArgonneIL60439USA

Coexistence of non-trivial band topology and intrinsic magnetic order not only leads to emergent phenomena but also allows for the tunability of the exotic properties from different degrees of freedom. By performing transport measurements at synergetic extreme conditions, here we report on pressure engineering of intertwined structural, magnetic, and topological phase transitions in an antiferromagnetic Dirac semimetal NdSb. We show that the original antiferromagnetic state is strengthened in the lowpressure region while destabilized upon further compression close to the critical pressure where a structural transition from Fm-3m phase to P4/mmm phase takes place at P~18 GPa, forming a yurt-shaped evolution in response to magnetic field,pressure and temperature. Concomitant with the structural transition, NdSb simultaneously carries on a magnetic transition to the ferromagnetic state. Moreover, theoretical calculations unravel that the ferromagnetic tetragonal phase presents nontrivial features of Weyl fermions. These findings offer new important insight into the microscopic interplay among lattice, spin, and relativistic fermions in lanthanide monopnictides.

关键词： synergetic extreme conditions high pressure NdSb magnetic topological semimetal phase transition

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