层状锰氧化物中自旋和轨道关联的掺杂依赖性
强关联电子
2007-05-23 v1
摘要
我们使用一个有效的自旋-轨道t-J模型研究了单层和双层锰氧化物中自旋与轨道关联之间的相互作用，该模型明确处理了与经典t_{2g}自旋耦合的e_g轨道自由度。使用具有周期性边界条件的有限团簇，通过精确对角化求解轨道多体问题，要么在零温度下优化自旋构型，要么在有限温度下对自旋子系统使用经典蒙特卡洛方法。在未掺杂的二维团簇中，发现了轨道和自旋关联的互补行为——铁磁自旋序与交替轨道序共存，而由t_{2g}自旋超交换触发的反铁磁自旋序与铁轨道序共存。通过引入有限的晶体场项，我们为La_{1-x}Sr_{1+x}MnO_4建立了一个现实模型，描述了随着掺杂增加，轨道占据从主要的平面外3z^2-r^2逐渐转变为平面内x^2-y^2的过程。当前的电子模型足以解释在掺杂x=0.5时单层锰氧化物中CE相的稳定性，并且也给出了在Nd_{1-x}Sr_{1+x}MnO_4中高掺杂时发现的C型反铁磁相。同样在双层锰氧化物中，磁相和伴随的轨道序随掺杂增加而变化。在这里，模型预测在高掺杂x>0.75时出现C-AF和G-AF相，正如在La_{2-2x}Sr_{1+2x}Mn_2O_7中实验发现的那样。
引用
@article{arxiv.cond-mat/0604014,
title = {Doping dependence of spin and orbital correlations in layered manganites},
author = {M. Daghofer and A. M. Oles and D. R. Neuber and W. von der Linden},
journal= {arXiv preprint arXiv:cond-mat/0604014},
year = {2007}
}
备注
23 pages, 21 figures