Sr$_2$IrO$_4$ 中自旋轨道耦合控制的金属-绝缘体转变
强关联电子
2020-04-01 v2
摘要
在关联绝缘体中，电子-电子相互作用(U)驱动载流子局域化，金属-绝缘体转变(MIT)被描述为带宽控制(BC)或填充控制(FC)。受 SrIrO 中绝缘相挑战的推动，人们提出了一类新的关联绝缘体，其中认为自旋轨道耦合(SOC)重整化了半填充 双重态的带宽，使得适度的 U 能够诱导电荷局域化相。尽管该框架已被默认接受，但对基态的彻底表征一直难以实现。此外，由于先前揭示 SOC 作用的尝试受到同时发生的填充变化的阻碍，SOC 在稳定绝缘态中作用的直接证据尚未确立。我们通过采用多种替代元素，在电子结构中引入对 SOC 和载流子浓度特征的明确定义的改变，以及一种可直接监测 SOC 的新方法，克服了这一挑战。具体而言，我们通过角分辨光电子能谱(ARPES)结合第一性原理和超晶胞紧束缚计算，研究 SrIrTO (T = Ru, Rh)。这使我们能够区分相对论效应和填充效应，从而确凿地确立 SOC 在稳定 SrIrO 绝缘态中的核心作用。最重要的是，我们估计该系统中自旋轨道耦合的临界值为 eV，并首次展示了自旋轨道耦合控制的 MIT。
引用
@article{arxiv.1903.00484,
title = {Spin-orbit-controlled metal-insulator transition in Sr$_2$IrO$_4$},
author = {Berend Zwartsenberg and Ryan P. Day and Elia Razzoli and Matteo Michiardi and Nan Xu and Ming Shi and Jonathan D. Denlinger and Guixin Cao and Stuart Calder and Kentaro Ueda and Joel Bertinshaw and Hidenori Takagi and Bumjoon Kim and Ilya S. Elfimov and Andrea Damascelli},
journal= {arXiv preprint arXiv:1903.00484},
year = {2020}
}