三聚体铱酸盐 Ba$_4$NbIr$_3$O$_{12}$ 的准分子电子结构

绝缘混合价态 Ir$^{+3.66}$ 化合物 Ba$_4$NbIr$_3$O$_{12}$ 在每个 Ir$_3$O$_{12}$ 三聚体单元中容纳两个空穴。我们通过 Ir $L_3$ 边的共振非弹性 X 射线散射 (RIXS) 和精确对角化来研究其电子结构。空穴占据离域于整个三聚体的准分子轨道。这产生了从 0.5 eV 延伸到大于 2 eV 能量的丰富 intra-$t_{2g}$ 激发谱。此外，它导致 RIXS 强度作为传递动量 q 的函数出现强烈调制。准分子三聚体特征的一个清晰指纹是观察到两个调制周期，$2\pi/d$ 和 $2\pi/2d$，其中 d 和 2d 表示三聚体内 Ir-Ir 距离。我们讨论了特定调制如何反映激发态波函数的特性。我们的定量分析表明，尽管存在约 0.8 eV 的大跳跃 $t_{a_{1g}}$，约 0.4 eV 的自旋-轨道耦合 $\lambda$ 对电子态的特性起决定性作用。单个三聚体的基态被很好地描述为两个空穴都占据成键 j=1/2 轨道，形成一个 J=0 的消失准分子矩。