Spin excitations in a single La2CuO4 layer

自旋(空气动力学) 图层(电子) 凝聚态物理 材料科学 物理 纳米技术 热力学
作者
M. P. M. Dean,R. Springell,Claude Monney,Ke‐Jin Zhou,J. Pereiro,I. Božović,B. Dalla Piazza,H. M. Rønnow,E. Morenzoni,Jeroen van den Brink,Thorsten Schmitt,J. P. Hill
出处
期刊:Nature Materials [Nature Portfolio]
卷期号:11 (10): 850-854 被引量:124
标识
DOI:10.1038/nmat3409
摘要

Cuprates and other high-temperature superconductors consist of two-dimensional layers that are crucial to their properties. The dynamics of the quantum spins in these layers lie at the heart of the mystery of the cuprates. In bulk cuprates such as La(2)CuO(4), the presence of a weak coupling between the two-dimensional layers stabilizes a three-dimensional magnetic order up to high temperatures. In a truly two-dimensional system however, thermal spin fluctuations melt long-range order at any finite temperature. Here, we measure the spin response of isolated layers of La(2)CuO(4) that are only one-unit-cell-thick. We show that coherent magnetic excitations, magnons, known from the bulk order, persist even in a single layer of La(2)CuO(4), with no evidence for more complex correlations such as resonating valence bond correlations. These magnons are, therefore, well described by spin-wave theory (SWT). On the other hand, we also observe a high-energy magnetic continuum in the isotropic magnetic response that is not well described by two-magnon SWT, or indeed any existing theories.
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