静态外电场下的莫特绝缘体 Ca2RuO4

我们研究了莫特绝缘体 Ca2RuO4 在静态外电场下的结构、电子与磁性质，分为两种情形：小场下的块体系统与大场下的薄膜。Ca2RuO4 呈现具有短和长 c 晶格常数、分别对应大和小带隙的 S- 和 L-Pbca 相。利用密度泛函微扰理论，我们计算了作为响应函数的玻恩有效电荷。一旦我们通过使 Ru 原子偏离中心破缺反演对称性，便计算了系统的压电性质，表明其在电场下会发生伸长。最后，我们研究了较大电场下的四原胞 slab，发现了由电场诱导的绝缘体-金属转变。通过局域态密度，我们发现表面层的能隙闭合而样品其余部分仍为绝缘。与电场驱动能隙闭合相关的是晶格常数 c 的增加。关于磁性质，我们识别出磁矩的两个相变，其中一个表面在研究所用最大场下完全退磁。在所有情况下，静态电场均增大 Ca2RuO4 的晶格常数 c 并减小其带隙，在 L 相与 S 相竞争中起作用。