铁磁负电荷转移绝缘体：从理论提出到材料实现
强关联电子
2023-01-20 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
本文我们提出另一种类型的铁磁半导体：铁磁负电荷转移绝缘体。在铁磁负电荷转移绝缘体中，负电荷转移态强烈增强了铁磁交换相互作用，并且轨道杂化能隙允许磁性分子轨道而非局域原子轨道作为基础的磁性单元。因此，由于磁性分子轨道的大范围扩展，铁磁交换相互作用相当强且衰减缓慢。这与超交换机制截然不同，在超交换机制中，正如著名的 Goodenough-Kanamori-Anderson 半经验规则所总结的那样，铁磁交换相互作用非常弱。通过使用杂化泛函的第一性原理计算，PbO 型 CrAs 单层被确定为一种铁磁负电荷转移绝缘体，其带隙约为 0.35 eV，铁磁最近邻/次近邻交换耦合强度分别约为 57/40 meV，居里温度高达约 1500 K。我们相信，铁磁负电荷转移绝缘体的存在证实了 D. I. Khomskii 和 G. A. Sawatzky 在 1997 年提出的长期悬而未决的假设 [Solid State Commun. 102, 87 (1997)]。
引用
@article{arxiv.2110.07372,
title = {Ferromagnetic Negative Charge-Transfer Insulator: from Theoretical Proposal to Material Realization},
author = {Zhao Liu and Xingxing Li and W. Zhu and Z. F. Wang and Jinlong Yang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.07372},
year = {2023}
}
备注
25 pages, 13 figures, a huge extension version