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Orthorhombic charge density wave on the tetragonal lattice of EuAl₄

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Ramakrishnan, Sitaram ; Kotla, Surya Rohith ; Rekis, Toms ; Bao, Jin-Ke ; Eisele, Claudio ; Noohinejad, Leila ; Tolkiehn, Martin ; Paulmann, Carsten ; Singh, Birender ; Verma, Rahul ; Bag, Biplab ; Kulkarni, Ruta ; Thamizhavel, Arumugam ; Singh, Bahadur ; Ramakrishnan, Srinivasan ; van Smaalen, Sander:
Orthorhombic charge density wave on the tetragonal lattice of EuAl₄.
In: IUCrJ. Bd. 9 (2022) Heft 3 . - S. 378-385.
ISSN 2052-2525
DOI: https://doi.org/10.1107/S2052252522003888

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Projektfinanzierung: Alexander von Humboldt-Stiftung

Abstract

EuAl4 possesses the BaAl4 crystal structure type with tetragonal symmetry I4/mmm. It undergoes a charge density wave (CDW) transition at TCDW = 145 K and features four consecutive antiferromagnetic phase transitions below 16 K. Here we use single-crystal X-ray diffraction to determine the incommensurately modulated crystal structure of EuAl4 in its CDW state. The CDW is shown to be incommensurate with modulation wave vector q = (0,0,0.1781 (3)) at 70 K. The symmetry of the incommensurately modulated crystal structure is orthorhombic with superspace group Fmmm(00σ)s00, where Fmmm is a subgroup of I4/mmm of index 2. Both the lattice and the atomic coordinates of the basic structure remain tetragonal. Symmetry breaking is entirely due to the modulation wave, where atoms Eu and Al1 have displacements exclusively along a, while the fourfold rotation would require equal displacement amplitudes along a and b. The calculated band structure of the basic structure and interatomic distances in the modulated crystal structure both indicate the Al atoms as the location of the CDW. The tem­per­ature dependence of the specific heat reveals an anomaly at TCDW = 145 K of a magnitude similar to canonical CDW systems. The present discovery of orthorhombic symmetry for the CDW state of EuAl4 leads to the suggestion of monoclinic instead of orthorhombic symmetry for the third AFM state.

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Publikationsform: Artikel in einer Zeitschrift
Begutachteter Beitrag: Ja
Keywords: inorganic materials; density functional theory; aperiodic structures; phase transitions; charge density wave; twinning; modulated; superspace
Institutionen der Universität: Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik > Fachgruppe Materialwissenschaften > Lehrstuhl Kristallographie
Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik > Fachgruppe Materialwissenschaften > Lehrstuhl Kristallographie > Lehrstuhl Kristallographie - Univ.-Prof. Dr. Sander van Smaalen
Fakultäten
Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik
Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik > Fachgruppe Materialwissenschaften
Titel an der UBT entstanden: Ja
Themengebiete aus DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
Eingestellt am: 31 Mai 2022 05:29
Letzte Änderung: 28 Mär 2023 06:45
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/69807