S = 3/2 锯齿链 BaCoTe2O7 中由次近邻跃迁诱导的块莫特绝缘态

具有梯形或链状几何结构的准一维关联电子多轨道系统，由于跃迁矩阵、晶体场分裂、电子关联和强量子涨落之间的相互作用而产生的复杂电子相，持续吸引着人们的极大兴趣。最近，实验上制备了电子密度为 $n = 7$ 的有趣的钴锯齿链系统 BaCoTe$_2$O$_7$。在这里，我们从理论角度系统地研究了这种准一维化合物的电子和磁性质。基于第一性原理密度泛函理论计算，我们在费米能级附近发现了强各向异性的一维电子 Co $3d$ 能带。通过评估相关的跃迁振幅，我们提供了 BaCoTe$_2$O$_7$ 中最近邻（NN）和次近邻（NNN）跃迁矩阵的大小和起源。利用这些信息，我们为这个锯齿链系统构建了一个三轨道电子 Hubbard 模型，并研究了两种情况：仅包含最近邻跃迁矩阵，以及包含最近邻加次近邻跃迁矩阵。引入 Hubbard 和 Hund 耦合，并通过密度矩阵重整化群方法研究该模型，我们构建了基态相图。当仅采用链方向的最近邻跃迁矩阵时，我们发现了一个稳健的交错反铁磁（AFM）区域。然而，对于也包含次近邻跃迁矩阵的现实情况，主导态变为块反铁磁序，这与实验一致。当块反铁磁序稳定时，系统显示出具有三个半填充轨道的 Mott 绝缘体特征。我们对 BaCoTe$_2$O$_7$ 的研究结果为从事这种 zigzag 一维链及相关材料研究的实验学家和理论学家提供了指导。