强自旋-轨道相互作用材料中的Mott物理和能带拓扑
强关联电子
2015-05-13 v1
摘要
近期的理论和实验表明，强自旋-轨道耦合对弱相互作用固体的能带结构可以产生显著的定性影响。事实上，它导致了一种不同的物质相——拓扑能带绝缘体。在本文中，我们考虑了自旋-轨道耦合和强电子关联的联合效应，并表明前者对关联驱动的Mott相变既有定量影响也有定性影响。我们以Ir基烧绿石为例，其中Ir 5d电子的子系统已知会经历Mott相变。在弱电子-电子相互作用下，我们预测Ir电子在弱自旋-轨道相互作用下处于金属相，而在强自旋-轨道相互作用下处于拓扑能带绝缘体相。非常普遍地，我们表明，随着电子-电子相互作用强度的增加，有效自旋-轨道耦合增强，从而扩大了拓扑能带绝缘体的区域。此外，在我们的模型中，我们认为随着相互作用的增加，拓扑能带绝缘体转变为“拓扑Mott绝缘体”相，其特征是无能隙的表面纯自旋激发。完整的相图还包括一个具有自旋子费米面的窄区域无能隙Mott绝缘体，以及在更强的电子-电子相互作用下的磁有序态。
引用
@article{arxiv.0907.2962,
title = {Mott physics and band topology in materials with strong spin-orbit interaction},
author = {D. A. Pesin and Leon Balents},
journal= {arXiv preprint arXiv:0907.2962},
year = {2015}
}
备注
10+ pages including 3+ pages of Supplementary Information