轨道简并掺杂莫特绝缘体中的缺陷、无序与强电子关联

我们阐明了缺陷无序和 $e$-$e$ 相互作用对掺杂过渡金属氧化物（如 Y$_{1-x}$Ca$_{x}$VO$_{3}$）的 Mott-Hubbard 带隙中出现的缺陷态的谱密度的影响。在缺陷带中发展出动力学起源的软能隙，并且在 $e$-$e$ 相互作用强度与缺陷势相当且跳跃积分值高于一个依赖于掺杂的阈值时，该软能隙能在缺陷无序中存在，否则仅存伪能隙。这两种机制自然出现在不同缺陷实现下的能隙统计分布中，该分布为 Weibull 型。其形状参数 $k$ 决定了化学势处态密度的幂律依赖指数（$k-1$），从而区分软能隙（$k\geq2$）与伪能隙（$k<2$）机制。在宽掺杂范围内，$k$ 和有效能隙均随跳跃积分和 $e$-$e$ 相互作用缩放。掺杂空穴的运动受最近缺陷势和整体自旋-轨道结构限制。这种普适行为导致复杂的非类氢缺陷态，其倾向于保持潜在的 $C$ 型自旋和 $G$ 型轨道有序，并可通过扫描隧道显微镜检测和分析。