结构触发的 TlMnO$_3$及相关化合物中的轨道与电荷有序

稀土钙钛矿 ($R^{3+}M^{3+}O_3$)中包含 $e_g^1$电子占据的 M $d$态，显示出不同类型的金属-绝缘相变。对于磁性锰化物 (M=Mn)，金属-绝缘相变通常由 Jahn-Teller ($JT$) 扭曲引起，这些扭曲稳定了 Mn 原子位上的轨道有序 (OO)。其中，LaMnO$_3$ 显示 $C$ 类型 OO 并晶体结构为 $Pbnm$。相比之下，TlMnO$_3$ 显示出非常不同的 $G$ 类型 OO，具有非常规的 $P\overline{1}$ 结构。我们采用第一性原理计算和对称模式分析来阐明 TlMnO$_3$中 $G$ 类型 OO 的结构和电子起源。进一步，我们考虑镍化物 (M=Ni)，其中金属-绝缘相变由呼吸式扭曲驱动，这些扭曲稳定了 Ni 原子位上的电荷有序 (CO)。有趣的是，不同的 $JT$ 和呼吸式扭曲非常相似，均源于理想 $Pm\overline3m$ 结构的高频声子模式。我们的比较研究表明，这些模式在其各自的基态中均遵循相同的触发机制。