铁基超导体多轨道能带结构与巡游磁性研究

本文阐释了铁磷族化合物和硫族化合物的多轨道能带结构及巡游磁性。我们首先描述了一个孤立 FeAs 层的通用能带结构。利用其阿贝尔滑移-镜面群，我们可以将原胞约化为一个 FeAs 单元。基于密度泛函理论，我们为 LaOFeAs 生成了八个 Fe $d$ 和 As $p$ 局域化 Wannier 函数及其紧束缚 (TB) 哈密顿量 $h(k)$。我们讨论了能带的拓扑性质，即允许的和避免的交叉、d6 赝能隙的起源，以及 As $p$ 轨道和 FeAs$_{4}$ 四面体伸长的作用。然后，我们主要通过 As $p_{z}$ 轨道之间的层间跃迁来耦合各层，并给出了简单四方和体心四方堆叠的形式体系。这使我们能够解释材料特定的三维能带结构。由于高对称性，作为 $k_{z}$ 或压力的函数，会发生多次能级反转，从而产生线性能带色散（狄拉克锥）。然而，潜在的对称元素很容易被破坏，因此狄拉克点既不受保护，也不被钉扎在费米能级。从顺磁 TB 哈密顿量出发，我们通过耦合 $h(k)$ 和 $h(k+q)$ 构建了波矢为 $q$ 的自旋螺旋的能带结构。利用 Stoner 理论，我们研究了条纹序的能带结构作为交换势 $\Delta$ 的函数。对于小的 $\Delta$，费米面 (FS) 出现能隙需要费米面尺寸（嵌套）和 $d$ 轨道特征的匹配。解释了螺旋桨形状费米面的起源。最后，我们将磁性能量表示为能带结构能量之和，这使我们能够理解磁性能量在多大程度上可以用海森堡哈密顿量来描述，以及磁矩与 FeAs4 四面体伸长之间的相互作用。