氧空位诱导的LaAlO$_3$/SrTiO$_3$界面交换过程

理解缺陷在氧化物异质结构中的作用对未来材料调控与功能化至关重要。因此我们借助第一性原理多体理论和实空间模型哈密顿量技术，研究了可变浓度氧空位（OVs）对LaAlO$_3$/SrTiO$_3$界面中轨道与自旋交换的影响。展示了OV诱导关联态的哈伯德 $U$ 与洪德耦合 $J_{\rm H}$ 之间的复杂相互作用。朝向有效 $e_g$ 态的轨道极化（在OV附近Ti位上以局域反铁磁排列为主）与无缺陷区域中具有铁磁倾向的 $t_{2g}(xy)$ 态形成对比。识别了不同的磁相，导致在低和高OV浓度下不同的净磁矩行为。这为氧化物界面中通过缺陷操控实现前瞻性的定制磁性提供了理论基础。