自旋轨道耦合效应在稀土金属四硼化物中的作用：一项第一性原理研究

我们利用 Quantum Espresso (QE) 中实现的第一性原理电子结构方法（DFT）研究了稀土四硼化物 $\textrm{RB}_{4}$ 的电子结构。在本文中，我们研究了这些体系在非磁性基态下此前被忽视的强自旋轨道耦合(SOC)效应对其电子结构的影响。计算在 GGA 与 GGA+SO 近似下使用超软赝势与全相对论超软赝势（用于 SOC 情形）完成。采用了 QE 中实现的线性化平面波(LAPW)方法内的 Perdew-Burke-Ernzerhof 广义梯度近似(PBE-GGA)交换关联泛函。投影态密度由费米能以下三个明显不同的谱峰组成，并与费米能附近的连续态密度分离。离散峰源于稀土 $s$ 轨道、稀土 $p$ + B $p$ 以及 B $p$ 轨道，而连续态源于杂化的 B $p$、稀土 $d$ 轨道。在计入 SOC 后，由稀土 $p$ 轨道产生的峰分裂为对应于 $j=0.5$ 与 $j=1.5$ 组态的两个峰。对于 $\textrm{LaB}_{4}$，在 SOC 存在下，自旋分裂的 $4f$ 轨道对费米能级处的态密度有贡献，而所考虑的其他所有材料的费米能级态密度基本不受影响。