由对称性破缺引起的3d与s-p钙钛矿中的质量增强
材料科学
2021-04-14 v3
摘要
在一些d电子氧化物中，长期已知测得的有效质量m(exptl)显著大于由平均场能带理论推导出的模型有效质量m(model)，即m(exptl) = beta * m(model)，其中beta > 1为“质量增强”或“质量重整化”因子。以往基于最少可能磁、轨道和结构自由度的密度泛函理论(DFT)应用未能捕捉到此类质量增强，这一事实曾被视为强电子关联是唯一主导物理的证据。本文报道，在平均场DFT中纳入已知的能量降低的对称性破缺自旋与结构效应，可在一系列d电子钙钛矿SrVO3、SrTiO3、BaTiO3、LaMnO3以及p电子钙钛矿CsPbI3和SrBiO3中显示出电子与空穴的质量增强，包括金属(SrVO3)与绝缘体(其余)。这只有当探索足够大的、具有相同母全局对称性的扩充原胞，以允许对称性破缺畸变及伴随的自旋序变化时，才能通过其降低总能量的能力揭示出来。本文分析了不同对称性破缺模态对质量增强的贡献，发现d电子与p电子钙钛矿中存在的共性效应。因此，平均场理论中的对称性破缺可描述先前被专属归因于复杂关联处理的效果。事实上，破缺对称性常被实验观测到，例如八面体倾斜、Jahn-Teller畸变或键 disproportionation（键不均等化），并常通过结构对称性降低导致的简并解除，或能带能量沿可解释方向的移动提供直观解释。
引用
@article{arxiv.2006.10099,
title = {Mass enhancement in 3d and s-p perovskites from symmetry breaking},
author = {Zhi Wang and Oleksandr I. Malyi and Xingang Zhao and Alex Zunger},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.10099},
year = {2021}
}