Pr$_2$Ir$_2$O$_7$:当卢廷格半金属遇见 Melko-Hertog-Gingras 自旋冰态

我们研究烧绿石铱酸盐中局域磁矩与巡游电子相互作用背景下的能带结构拓扑与构建。对于金属性铱酸盐 Pr$_2$Ir$_2$O$_7$,Ir $5d$ 传导电子通过 $f$-$d$ 交换与 Pr $4f$ 局域磁矩相互作用。当 Ir 电子形成卢廷格半金属时,通过调节 Ir 与 O 含量,Pr 磁矩可被调谐为具有有限有序波矢的有序自旋冰,即所谓的“Melko-Hertog-Gingras”态。我们指出,Pr 局域磁矩的有序自旋冰产生内禀磁场,重构了卢廷格半金属的能带结构。除广泛存在的外尔节点外,我们预言 Pr 磁矩的“Melko-Hertog-Gingras”态的磁平移保护了 Ir 传导电子在某些时间反演不变动量处的狄拉克能带接触。我们提出利用磁场控制 Pr 磁结构,从而间接影响 Ir 电子的拓扑及其他性质。我们的预言可在有序 Pr$_2$Ir$_2$O$_7$ 样品中立即得到检验。我们期望本工作能激发对 Pr$_2$Ir$_2$O$_7$ 能带结构、磁输运及其他性质的详细考察。