三带体系中的洪德金属区与轨道选择莫特转变

我们分析了具有晶体场分裂的交互三带体系的电子性质。使用旋转不变 Slave 玻色子方法，我们分析了电子质量重正化随带内排斥 $U$、洪德耦合 $J$、晶体场分裂以及每格点电子数 $n$ 的行为。我们首先聚焦于其中两带相同、而第三带能级相对于前者偏移 $\Delta>0$ 的情形。我们发现对于偏离半满 ($n=3$) 的体系，随着 Hubbard 相互作用 $U$ 增大，带间准粒子质量分化增强。这导致轨道选择莫特转变：当 $U$ 大于临界相互作用 $U_{c}(n)$ 时，较高能带 (对于 $4>n>3$) 或较低能简并带 ($2<n<3$) 变为绝缘。在偏离半满情形 $|n-3|\gtrsim 0.3$ 时，存在 $U<U_c(n)$ 的宽广参数区间，其中体系呈现洪德金属相，其物理由局域高自旋多重态主导。最后，我们研究了在不同可能晶体畸变下，随着轨道间能量分裂增大，$n=2$ 洪德金属的命运。我们发现洪德金属区对晶体场高度敏感，原因在于 $J$ 与晶体场分裂对带间电荷分布具有相反作用。