约束随机相位近似下关联过渡金属钙钛矿氧化物中库仑相互作用的演化

确定关联电子之间电子关联的强度对于准确描述过渡金属（TM）钙钛矿氧化物的电子结构和物理性质具有重要作用。本文采用约束随机相位近似方法，采用两种不同模型——$t_{2g}$-$t_{2g}$ 模型和 $d$-$dp$ 模型——研究了一类扩展的 TM 钙钛矿氧化物 $AB$O$_3$（$A$=Sr, Ca，$B$=3$d$-5$d$ TM 元素）中电子相互作用参数随 $d$ 电子占据数的演化。对于 $B$=Fe, Ru, Ir 的 Sr$B$O$_3$，$t_{2g}$-$t_{2g}$ 模型面临关键挑战，因为覆盖 $t_{2g}$ 能带的低能哈密顿量定义不明确。$t_{2g}$-$t_{2g}$ 模型表明，对于早期 $AB$O$_3$ 系列（$B$=$d^1$-$d^3$），裸库仑相互作用参数 $V$ 由于扩展 $t_{2g}$ Wannier 轨道与带宽缩减之间的竞争而几乎保持恒定。随着 $d$ 电子填充的增加，部分屏蔽库仑相互作用参数 $U$ 和完全屏蔽库仑相互作用参数 $W$ 均减小，这归因于增强的 $e_g$-$t_{2g}$ 和 $e_g$-$p$ 屏蔽效应。与 $t_{2g}$-$t_{2g}$ 模型相反，$d$-$dp$ 模型能有效处理早期和晚期 $AB$O$_3$ 钙钛矿，并揭示了不同的趋势。具体而言，$V$ 随 $d$ 轨道展宽呈反比变化。$W$ 在 $d^3$ 占据数处达到最小值，这是由于 $d$ 轨道局域化增强与屏蔽效应增强之间的相互作用。对于 $U$ 观察到不寻常的趋势，在 $d^1$ 和 $d^4$ 占据数处均有局部极大值。这可以从两个方面理解：（1）从 $d^1$ 到 $d^3$ 增强的全屏蔽效应，以及（2）Sr$B$O$_3$ 在 $d^4$ 附近最强的 $d$-$d$ 屏蔽效应和最弱的 $d$-$p$ 屏蔽效应。