蜂窝状 Na2IrO3 中磁相互作用的第一性原理研究
强关联电子
2018-09-05 v1
摘要
蜂窝状铱酸盐 Na2IrO3 是一种 Jeff=1/2 磁体，是实现量子自旋液体的潜在平台。许多实验表明其磁基态具有锯齿状反铁磁（AFM）序。然而，由于其次近邻（NN）和长程第三近邻磁相互作用极不明确，解释该序的理论模型仍缺乏共识。通过在第一性原理计算中约束轨道磁矩的方向从而恰当考虑轨道磁矩，我们得到轨道与自旋磁矩之间的相对角度相当小，仅为几度量级，由此证实了 Na2IrO3 中的 Jeff=1/2 态。令人惊讶的是，我们发现长程第三近邻海森堡相互作用不可忽略，而第二近邻磁相互作用可忽略。利用最大局域化 Wannier 函数，我们表明显著的长程第三近邻海森堡相互作用源于 Jeff=1/2 态的扩展特性。基于我们的研究，我们提出一个最小的 J1-K1-Γ1-J3 模型，其中磁激发在 5.6 meV 处有一个强度峰，与非弹性中子散射实验 [Phys. Rev. Lett. 108, 127204 (2012)] 一致。本工作再次表明，在第一性原理计算中约束轨道磁矩对于研究 Jeff=1/2 磁体中引人入胜的磁性十分有效，并为深入理解蜂窝状 Jeff=1/2 磁体中发现的新奇磁性铺平了道路。
引用
@article{arxiv.1807.00231,
title = {First-principles Study on the Magnetic Interactions in Honeycomb Na2IrO3},
author = {Y. S. Hou and J. H. Yang and H. J. Xiang and X. G. Gong},
journal= {arXiv preprint arXiv:1807.00231},
year = {2018}
}
备注
four figures and 2 tables