重过渡金属化合物中具有大电荷隙的反铁磁陈绝缘体

尽管近年来发现了多种本征磁性拓扑绝缘体，但由于电荷隙可忽略不计，陈绝缘体的观测仍局限于极低温。在此，我们揭示了重过渡金属化合物在实现具有高达 300 meV 电荷隙的共线反铁磁陈绝缘体 (AFCI) 方面的潜力。我们的分析基于 Kane-Mele-Kondo 模型，该模型包含 itinerant 电子自旋与大小为 $S$ 的局域自旋之间的铁磁 Hund 耦合 $J_{\rm H}$。我们表明，只要交替子晶格势 $\delta$ 处于 $\delta \approx SJ_{\rm H}$ 范围内，自旋轨道耦合 $\lambda_{\rm SO} \gtrsim 0.03t$（其中 $t$ 为最近邻 hopping 元）已足以稳定 AFCI。我们确立了在 AFCI 相中随 $\lambda_{\rm SO}$ 增加电荷隙显著增大的规律。利用我们的结果，我们解释了最近在 CrO 和 MoO 单层中发现的共线 AFCI，其电荷隙分别为 1 和 $50$ meV。此外，我们提出沿 $[111]$ 方向生长并施加垂直电场的钙钛矿结构重过渡金属氧化物双层是实现室温 AFCI 的候选材料。