Na$_2$IrO$_3$ 中的集体激发

我们在巡游电子框架下研究了 Na$_2$IrO$_3$ 的集体激发。我们考虑了一个多轨道紧束缚模型，其中 Ir $5d$ 态之间的电子转移由氧 $2p$ 态介导，并包含蜂窝晶格上的直接 $d$-$d$ 转移。在 Hartree-Fock 近似下研究了一电子能量和基态能量。当直接 $d$-$d$ 转移较弱时，由于准分子轨道的形成，我们获得了几乎平坦的能带，且基态表现出锯齿形自旋序。在无规相近似下对密度-密度关联函数的计算表明，集体激发以束缚态的形式出现。对于适当的直接 $d$-$d$ 转移值，其中一部分集中在能量区域 $\omega < 50$ meV（磁激发），而另一部分位于 $\omega > 350$ meV（激子激发）。这种行为与共振非弹性 X 射线散射谱相一致。我们还表明，为了解释 Na$_2$IrO$_3$ 的观测特征（如基态的序模式和激发谱），较大的直接 $d$-$d$ 转移值是不利的。这些发现可能表明，从激发光谱学的角度来看，直接 $d$-$d$ 转移被结构畸变所抑制，正如在 ab initio 计算中所指出的那样。