烧绿石铱氧化物全局相图中的竞争序与拓扑
强关联电子
2017-02-22 v3 介观与纳米尺度物理
高能物理 - 理论
摘要
强电子相互作用和自旋轨道耦合有助于实现支持具有非平庸能带拓扑的准粒子的新型破缺对称相。227烧绿石铱氧化物为研究此类涌现现象提供了合适的材料平台，其中拓扑和竞争序都扮演着重要角色。与这类材料中大多数被认为在低温下显示“全进全出”（AIAO）型磁有序绝缘基态的成员不同，PrIrO保持金属性，同时在低温下表现出“自旋冰”（SI）关联。此外，这是唯一一种在1.5 K以下沿[1,1,1]方向表现出大反常霍尔效应（AHE）的227铱氧化物化合物，且不具有任何可测量的磁矩。通过聚焦于由具有二次能带接触的抛物线型半金属描述的227铱氧化物的正常态，我们使用重整化群分析、平均场理论和唯象朗道理论作为三种互补方法，构建了在Ir离子巡游电子间存在一般局域相互作用下的全局相图。虽然全局相图支持几种竞争的磁多极序，但受227铱氧化物现象学的启发，我们特别强调了AIAO和SI序之间的竞争，以及它如何导致具有“三进一出”（3I1O）自旋构型的混合相。基于3I1O态的外尔准粒子的拓扑性质，我们为在PrIrO中观测到的反常霍尔效应的幅度和方向提供了解释。我们提出了在PrIrO薄膜中通过应变诱导增强反常霍尔效应起始温度的方案，并提出了用于研究金属-绝缘体转变附近竞争序的额外实验。
引用
@article{arxiv.1603.02273,
title = {Competing orders and topology in the global phase diagram of pyrochlore iridates},
author = {Pallab Goswami and Bitan Roy and Sankar Das Sarma},
journal= {arXiv preprint arXiv:1603.02273},
year = {2017}
}
备注
25 pages, 11 Figures; replaced with the version published by Phys. Rev. B