相对论性 Mott 绝缘体 Sr$_2$IrO$_4$ 中的电子与空穴掺杂：基于能带展开技术的第一性原理研究
强关联电子
2016-12-07 v2
摘要
我们采用完全相对论且磁非共线的密度泛函理论并包含在位 Hubbard ，研究了稀 La 和 Rh 掺杂对相对论性 Mott 绝缘体 SrIrO 电子结构的影响。为模拟掺杂效应，我们采用超胞方法，使得超出纯刚性带方法的结构弛豫与电子效应得以真实处理。借助能带展开技术，我们计算了谱函数并构建了有效能带结构与费米面（FS），可与现有实验数据直接比较。我们的计算清晰表明，La 和 Rh 掺杂可分别解释为有效的电子掺杂与（分数）空穴掺杂。在 SrLaIrO 中，IMT（绝缘体-金属转变）伴随着电子关联的中度重整化，其证据为有效在位库仑排斥 从 1.6 eV () 降至 1.4 eV（金属态 ）。相对论性 Mott 能隙的逐渐闭合导致在 (/2,/2) 处出现连通的椭圆形电子囊，以及在 FS 的 点处出现较弱的特征。以名义等价的 Rh 替代 Ir 伴随着从 Rh 位点到最近邻 Ir 位点的显著空穴转移。这使化学势下移，在 FS 中产生近乎圆形的断开空穴囊，并确立了由导电 Rh 平面与绝缘 Ir 平面交替构成的二维金属态的出现。最后，我们的数据表明空穴掺杂导致 Rh 平面内面内净铁磁矩的翻转，并诱导从 AF-I 到 AF-II 序的磁转变。
引用
@article{arxiv.1606.09112,
title = {Electron and hole doping in the relativistic Mott insulator Sr$_2$IrO$_4$: a first-principles study using band unfolding technique},
author = {Peitao Liu and Michele Reticcioli and Bongjae Kim and Alessandra Continenza and Georg Kresse and D. D. Sarma and Xing-Qiu Chen and Cesare Franchini},
journal= {arXiv preprint arXiv:1606.09112},
year = {2016}
}