氧化物中的氧磁极化、自旋密度节点与锯齿状自旋序
强关联电子
2021-05-20 v2
摘要
近期针对 Ba2CoO4 (BCO) 的 DFT 计算以及针对 SrRuO3 (SRO) 的中子散射实验表明，氧会产生磁极化。此外，针对这些化合物的 DFT 计算还揭示了沿 Co-O 与 Ru-O 的自旋密度中出人意料的节点。对于 BCO，其三角晶格中的整体反铁磁态包含不寻常的锯齿状自旋构型。本文通过辅以 DFT 的简单模型计算，对这些结果作出解释并加以拓展。我们预言，原则上应无自旋的配体（如 O）在作为铁磁有序的过渡金属 (TM) 自旋之间的电子桥时，无论中间配体原子数目多少，都会产生净极化。原因在于原子间的杂化以及自旋与最近邻 TM 原子相反的电子的迁移性。此外，对于 TM 反铁磁有序的键，与直觉相反，我们的计算表明在 TM-O-O-TM 的超超交换情形下氧也应具有净磁化，而对于仅含一个氧的情况（如 Cu-O-Cu），O 极化则应抵消。我们的简单模型还能基于 TM-O 键上主导的单占分子轨道的反键特征来解释节点的存在。最后，锯齿状构型序成为基态，主要归因于 Hubbard 产生磁矩，加之抑制三角晶格中竞争性的 120 反铁磁序的强易轴各向异性。我们的预言具有普适性，应适用于任何具有与 BCO 和 SRO 相似特征的其他化合物。
引用
@article{arxiv.2102.06669,
title = {Oxygen magnetic polarization, nodes in spin density, and zigzag spin order in oxides},
author = {Ling-Fang Lin and Nitin Kaushal and Cengiz Şen and Andrew D. Christianson and Adriana Moreo and Elbio Dagotto},
journal= {arXiv preprint arXiv:2102.06669},
year = {2021}
}
备注
15 pages, 17 figures