氧空位诱导的 LaNiO3 中位点选择性 Mott 转变

尽管关联材料中的氧空位等缺陷可显著改变其电子性质，但理解含缺陷材料中电子关联的微观起源一直难以捉摸。含氧空位的镧镍酸盐 LaNiO$_{3-x}$ 随着氧空位水平 $x$ 从化学计量比 LaNiO$_3$ 增大而表现出金属—绝缘体转变。特别地，LaNiO$_{2.5}$ 表现出顺磁绝缘相，并在 $T_N\simeq152$K 以下稳定反铁磁态。在此，我们利用第一性原理研究 LaNiO$_{3-x}$ 的电子结构与能量学。我们发现 LaNiO$_{2.5}$ 稳定一种具有绝缘基态的空位有序结构，且利用密度泛函理论加动力学平均场理论（DFT+DMFT）得到该绝缘相的本质为“位点选择性”顺磁 Mott 态。Ni 八面体位点因 Ni $e_g$ 轨道半满而发展出具有强关联的 Mott 绝缘态，而具有顶端氧空位的 Ni 平面四方位点则成为能带绝缘体。我们的氧空位结果无法仅用刚性带移近似下 Ni 氧化态的纯变化来解释。我们的 DFT+DMFT 态密度解释了实验 X 射线吸收谱中测量的 LaNiO$_{3-x}$ 未占据态的峰分裂源于空位有序结构中两种不等价 Ni 离子。