GdTiO₃/SrTiO₃ 超晶格中的金属-绝缘体转变
强关联电子
2015-05-18 v1
摘要
密度泛函加U方法用于获得由 m 层钆钛酸盐(GdTiO₃)与 n 层锶钛酸盐(SrTiO₃)交替组成的超晶格的电子结构、晶格弛豫和金属-绝缘体相图。当SrTiO₃层数较大或相互作用U较小时出现金属相。在金属相中，可移动电子位于SrTiO₃层中，近界面电子占据xy衍生能带，而远离界面的大多数电子位于xz/yz能带。当SrTiO₃层厚度减小或 onsite 相互作用U增大时发生金属-绝缘体转变。发现了两种不同的绝缘态。当SrTiO₃层数大于一时，我们发现一种具有两个子晶格电荷和轨道有序以及相关Ti-O键长不等化的绝缘态。当每层SrTiO₃单元数为一时，一种不同的绝缘相出现，由跨越SrO层的准一维xz/yz成键能带中Ti原子之间的轨道有序驱动。在该相中不存在子晶格电荷有序或键长不等化。单层绝缘体的临界U约为2.5 eV，远小于当SrTiO₃层数大于一时驱动金属-绝缘体转变所需的临界U约3.5 eV。计算与实验之间的不一致表明多体关联可能很重要。Ti原子周围的局域反演对称性破缺暗示了绝缘相中面内铁电极化的可能性。
引用
@article{arxiv.1505.04183,
title = {Metal-insulator transitions in GdTiO3/SrTiO3 superlattices},
author = {Se Young Park and Andrew J. Millis},
journal= {arXiv preprint arXiv:1505.04183},
year = {2015}
}