反铁磁钙钛矿中的反常霍尔效应

我们在理论上研究了具有反铁磁(AFM)序的钙钛矿中的反常霍尔效应(AHE)。通过在哈特里-福克近似下研究GdFeO$_3$型畸变下钙钛矿过渡金属氧化物中$d$电子的多轨道哈伯德模型，我们借助线性响应理论考察了由原子自旋轨道耦合引起的内禀AHE行为。我们考虑了$t_{2g}$轨道中存在两个($d^2$)和三个($d^3$)电子的情况，并表明AFM有序态可以表现出AHE。在$d^2$情形下，$C$型AFM态在金属中引起直流AHE，并在伴随轨道有序的绝缘体中引起光学(有限$\omega$)AHE；而在$d^3$情形下，$G$型AFM绝缘态支持光学AHE。通过解析与空间群对称性相容的自旋构型分量，我们确定负责AHE的是共线AFM分量，而非小的铁磁分量。我们讨论了AHE的微观起源：共线AFM自旋结构由GdFeO$_3$型畸变导致的复轨道混合项激活，从晶格的三角单元产生非零贝里相位，并导致微观洛伦兹力。