电子掺杂 $\alpha$-RuCl$_{3}$ 中电荷序阻碍了近邻 Kitaev 交换作用

量子自旋液体可能在 $\alpha$-RuCl$_{3}$ 中实现，这是一种具有强自旋 - 轨道耦合的蜂窝状晶格磁性材料。此外，$\alpha$-RuCl$_{3}$ 是一种 Mott 绝缘体，这意味着掺杂后可能出现新颖的奇异相。在此，我们通过光电子能谱、电子能量损失谱和密度泛函理论计算，研究了该材料掺入钾时的电子结构。我们在 K$_{0.5}$RuCl$_3$ 处获得了稳定的化学计量比。这导致了形式上为 Ru$^{2+}$ (4$d^6$) 和 Ru$^{3+}$ (4$d^5$) 的特殊电荷 disproportionation。每个在 $t_{2g}$ 壳层中有一个空穴的 Ru 4$d^5$ 位点都被具有 4$d^6$ 特性的近邻所包围，其中 $t_{2g}$ 能级已满且呈磁性惰性。因此，每种类型的 Ru 位点形成三角晶格，原始蜂窝结构的近邻相互作用被阻断。