磁铁矿 Fe3O4(001) 表面的电荷有序：表面相变与 Verwey 相变

在环境条件下，Fe$_3$O$_4$(001) 表面呈现出 $(\sqrt{2}\times \sqrt{2})R45^o$ 重构，该重构被认为是 Verwey 转变温度 T$_V$ 以下体相的表面类似物。该重构在高温 T$_S$ 下通过二级相变消失。我们基于一个包含体相电荷分布主要特征的 P2/m 对称性缩减体相原胞，计算了表面电子结构随温度的演化。我们证明，与体相不同，绝缘表面能隙源于表面氧对电荷的巨大需求。此外，它与显著的结构重组耦合，抑制了表面三聚子的形成。在 T$_S$ 以下，出现了一种替代的双极化子电荷分布，在 T$_V$ 以下引入了表面与体相电荷有序之间的竞争。