金属态钌钛铁矿：MgRuO$_3$和CdRuO$_3$的第一性原理研究

钛铁矿$AB$O$_3$为在交替堆叠的共边$A$O$_6$或$B$O$_6$八面体蜂窝层上的电子关联与磁性研究提供了一个平台。当$A$和$B$为$3d$过渡金属时，强电子关联使系统成为表现出各种磁性的Mott绝缘体；而当$B$为具有$5d$电子的Ir时，电子关联与自旋轨道耦合之间的竞争实现了自旋-轨道耦合Mott绝缘体，成为量子自旋液体的潜在候选者。在此，我们从理论上研究了中间的$4d$钛铁矿，即$A$=Mg和Cd的$A$RuO$_3$，它们最近被合成并显示出金属性，这与$3d$和$5d$的情况不同。通过使用第一性原理计算，我们优化了晶格结构并获得了电子能带结构。我们表明，MgRuO$_3$在RuO$_6$蜂窝层上表现出强烈的二聚化，导致三个$t_{2g}$轨道之一形成成键和反键带；晶格对称性从$R\bar{3}$降低到$P\bar{1}$，且费米面由另外两个$t_{2g}$轨道组成。相比之下，我们发现CdRuO$_3$具有接近$R\bar{3}$的晶格结构，并且所有三个$t_{2g}$轨道对费米面的贡献几乎相等。将我们的结果与Li$_2$RuO$_3$等其他Ru蜂窝材料进行比较表明，金属态钌钛铁矿处于电子关联、自旋轨道耦合和电声子耦合之间的微妙平衡中。