La$_{1/3}$Sr$_{2/3}$FeO$_{3}$中多重亚稳电荷有序态的第一性原理研究

La掺杂的SrFeO$_{3}$，即La$_{1/3}$Sr$_{2/3}$FeO$_{3}$，在接近200K的临界温度以下表现出金属-绝缘体转变，并伴随反铁磁与电荷有序态以及Fe-O键失均。在该材料近临界温度处测得的非同寻常缓慢的电荷动力学表明，其激发的电荷有序态可呈现具有非平凡能量构型的新型电子结构。在此，我们利用第一性原理和爬坡图像微动弹性带方法揭示了La$_{1/3}$Sr$_{2/3}$FeO$_{3}$中可能的电荷有序结构亚稳态。在强关联区，La$_{1/3}$Sr$_{2/3}$FeO$_{3}$是具有大-小-大模式电荷有序态的反铁磁绝缘体，与该材料低温下的实验测量一致。随着关联效应变弱，我们发现至少两种具有明显Fe-O键失均的可能亚稳电荷有序态。显著的是，由小-中-大模式的亚稳CO态驱动，出现了具有约7 meV小能垒的铁电金属态。这些亚稳电荷有序态的电子结构与基态的明显不同。我们的结果可对该及相关的氧化物材料的多重亚稳电荷有序态和缓慢电荷动力学提供深入的解释。