从电子哈密顿量视角看磁性：自旋交换参数、自旋取向与自旋半数误解
强关联电子
2016-06-17 v1
摘要
在本章中，我们回顾了基于电子哈密顿量描述磁性固体性质的定量与定性方面。我们表明，若用于自旋哈密顿量的自旋格点及其相关自旋交换参数由基于 DFT 计算的能量映射分析确定，则自旋哈密顿量方法与电子哈密顿量方法相一致。由于未显式包含轨道自由度，自旋哈密顿量无法预测磁性离子的优先自旋取向（即磁各向异性）。相比之下，若考虑自旋-轨道耦合（SOC），则采用轨道和自旋自由度的电子结构理论可容易地预测磁各向异性。研究表明，通过将 SOC 作为微扰，磁性离子的优先自旋取向可用磁性离子的 HOMO-LUMO 相互作用来预测和理解。自旋哈密顿量导致了自旋半数误解，即盲目相信自旋半数磁性离子不具有源于 SOC 的磁各向异性。该误解是自旋哈密顿量缺乏轨道自由度这一局限性的直接后果。我们表明，5d 离子氧化物的磁性用 SOC 的 LS 耦合方案比 jj 耦合方案解释得更好，且 5d 离子的自旋-轨道纠缠并不如先前假设的那样强。
引用
@article{arxiv.1606.05220,
title = {Magnetic Properties from the Viewpoints of Electronic Hamiltonian: Spin Exchange Parameters, Spin Orientation and Spin-Half Misconception},
author = {Myung-Hwan Whangbo and Hongjun Xiang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1606.05220},
year = {2016}
}
备注
112 pages, 30 figures, 4 tables A review chapter for "Handbook of Solid State Chemistry, Volume 5. Theoretical Description", R. Dronskowski, S. Kikkawa and A. Stein, editors; John Wiley