范德瓦尔斯平带化合物中单带莫特绝缘体的发现
强关联电子
2023-12-15 v3 材料科学
超导电性
摘要
莫特绝缘体为探索高温超导、量子自旋液体和巨磁阻等广泛强关联物理现象提供了极佳的基础。具有最简自由度的莫特绝缘体是研究莫特性基本物理的理想且备受青睐的体系。本研究在范德瓦尔斯层状化合物 Nb3Cl8 中明确鉴定出这样一种预期的莫特绝缘体。在高温相中，层间耦合可忽略，对 Nb3Cl8 单层的密度泛函理论计算表明费米能级处存在半填充平带，而角分辨光电子能谱实验观察到一个大能隙。这一观测被考虑强电子关联的动力学平均场理论计算完美重现，表明其为关联驱动的莫特绝缘体态。由于该半填充带源自单一 2a1 轨道且与所有其他能带隔离，Nb3Cl8 单层是著名单带 Hubbard 模型的理想实现。降低温度时，块体系统经历相变，结构变化显著增强了层间耦合。这导致 Hubbard 带中的成键-反成键分裂，而莫特能隙仍占主导。我们的发现为研究莫特物理及其他新兴关联态提供了一个简单而奠基性的模型体系。
引用
@article{arxiv.2205.11462,
title = {Discovery of a Single-Band Mott Insulator in a van der Waals Flat-Band Compound},
author = {Shunye Gao and Shuai Zhang and Cuixiang Wang and Shaohua Yan and Xin Han and Xuecong Ji and Wei Tao and Jingtong Liu and Tiantian Wang and Shuaikang Yuan and Gexing Qu and Ziyan Chen and Yongzhao Zhang and Jierui Huang and Mojun Pan and Shiyu Peng and Yong Hu and Hang Li and Yaobo Huang and Hui Zhou and Sheng Meng and Liu Yang and Zhiwei Wang and Yugui Yao and Zhiguo Chen and Ming Shi and Hong Ding and Huaixin Yang and Kun Jiang and Yunliang Li and Hechang Lei and Youguo Shi and Hongming Weng and Tian Qian},
journal= {arXiv preprint arXiv:2205.11462},
year = {2023}
}
备注
23 pages, 4 figures, and the Supplemental Material