外延应变对无限层 (Nd,Sr)NiO$_2$ 电子结构与磁关联的影响

我们采用密度泛函+动力学平均场理论方法，对电子-电子相互作用及 Sr 掺杂对无限层 (Nd,Sr)NiO$_2$ 电子结构的影响进行了理论研究。特别地，我们探究了 (Nd,Sr)NiO$_2$ 薄膜所经历的外延压缩应变对电子性质、磁关联和交换耦合的影响。我们的结果揭示了 Sr 掺杂 NdNiO$_2$ 的 Ni $3d$ 壳层中轨道依赖关联效应的关键重要性。随着 Sr 掺杂，它经历一个 Lifshitz 转变，并伴随磁关联的重构：对于 Sr $x<0.2$，(Nd,Sr)NiO$_2$ 采取 Néel $(111)$ 反铁磁（AFM）序，而对于 $x>0.2$，在未应变 (Nd,Sr)NiO$_2$ 中呈现 $C$ 型 $(110)$ AFM 序，在 $x \simeq 0.2$ 处存在高度受阻挫区域，以上均是在 $T=290$ K 的 DFT+DMFT 下得到的。我们在 Sr $x=0$ 处关于 Néel AFM 的结果表明，AFM NdNiO$_2$ 处于 Mott-Hubbard 转变的边缘，为实验观察到的 Sr $x<0.1$ 时 NdNiO$_2$ 弱绝缘行为提供了合理说明。我们观察到 Lifshitz 转变使能带结构特征随 Sr $x$ 由电子型变为空穴型，与近期实验一致。我们关于磁耦合的结果展示了 Ni $3d$ 磁矩出乎意料的挫败，其在 Sr $x=0.2$ 附近抑制磁序。我们发现挫败效应在 Sr 掺杂 $x \simeq 0.1-0.2$ 时最强，这几乎对应于实验观测到的掺杂值。我们得出结论：面内应变调节了 Ni $x^2-y^2$ 带的带宽，即控制了 Ni $x^2-y^2$ 轨道中电子关联的作用。(Nd,Sr)NiO$_2$ 的电子性质对晶体结构参数的改变表现出异常的敏感性。