Sr3Ir2O7中磁性的微观理论

一个有趣的自旋-轨道莫特绝缘体的想法已被提出用来解释各种铱酸盐中的磁性绝缘行为。这一情景依赖于自旋-轨道耦合强度与电子关联相当，并且先验上并不清楚这一图像是否对所有铱酸盐都有效。特别是，Sr3Ir2O7表现出比Sr2IrO4更小的电荷隙和磁矩，质疑了这一假设的有效性。为了理解Sr3Ir2O7中磁性的微观机制，我们构建了一个紧束缚模型，考虑了完整的t2g轨道、局部八面体的交错旋转以及双层结构。费米能级附近的能带主要由总角动量Jeff=1/2表征，除了Γ点以下，支持了相当强的自旋-轨道耦合图像。在平均场近似下，通过多轨道哈伯德相互作用发现了到共线反铁磁体的一级相变。相变处的磁矩跳跃一致地小于Sr2IrO4，源于一个勉强带绝缘体的底层能带结构。鉴于Sr3Ir2O7中观测到的小电荷隙和磁矩，该系统接近磁相变。与自旋模型的比较以及与莫特绝缘体的联系也进行了讨论。