$R$VO$_3$钙钛矿中的轨道涨落

具有轨道自由度的Mott绝缘体的性质由自旋-轨道超交换模型描述，该模型为理解其磁性和光学性质提供了理论框架。我们引入了这样一个模型，该模型针对$R$VO$_3$钙钛矿（$R$=Lu,Yb,$\cdots$,La）中V$^{3+}$离子的$(xy)^1(yz/zx)^1$构型推导得出，并证明了沿$c$轴的$\{yz,zx\}$轨道涨落是导致在几乎完美立方的化合物LaVO$_3$中观测到的巨大磁性和光学各向异性的原因。我们认为GdFeO$_3$畸变以及$C$-AF和$G$-AF相之间熵的巨大差异是导致在YVO$_3$中于$T_{N2}$处观测到的第二次磁相变的原因。接下来，在通过晶体场和由GdFeO$_3$以及VO$_6$八面体的Jahn-Teller畸变产生的轨道相互作用扩展自旋-轨道模型后，我们探讨了$R$VO$_3$钙钛矿中轨道和磁相变温度$T_{\rm OO}$和$T_{N1}$的变化。我们进一步发现，从LaVO$_3$到LuVO$_3$增加的正交畸变通过控制轨道涨落起着关键作用，并通过修正的轨道关联影响磁性和轨道有序的开始。