烧绿石铱酸盐中 f-d 交换作用引发的磁有序与拓扑相

我们从理论上研究了 R$_2$Ir$_2$O$_7$ 烧绿石铱酸盐中 f-d 磁交换相互作用的影响。由于晶体场环境，R$^{3+}$ 的 f 电子形成了局域磁二重态，而 Ir$^{4+}$ 的 d 电子则更具巡游性并感受到强烈的自旋轨道耦合。我们构建并分析了一个捕捉该物理图像的最小模型，其中 Ir 子系统采用 Hubbard 型模型处理。首先忽略 Hubbard 相互作用，我们发现 f-d 交换作用诱导了外尔半金属和轴子绝缘体相。随后，我们发现 f-d 交换作用可以与 Hubbard 相互作用协同，在比仅由 d 电子关联诱导时更大的参数空间区域内稳定外尔半金属相。文中讨论了其在实验中的应用。