五价铱酸盐中的自旋轨道效应：模型与材料

重 5$d$ 过渡金属氧化物（特别是铱酸盐）中的自旋轨道效应由于大量新奇且非常规磁性性质的预测与实现，受到了当前极大的关注。尽管这些工作主要基于四价铱酸盐 ($d^5$)，其中通过引入强自旋轨道耦合解释了相当扩展的 5$d$ 轨道的反直觉绝缘态，但近期铱酸盐研究的焦点已转向 Ir 的其他价态，其中五价铱酸盐构成了一个显著的代表。与四价铱酸盐不同，$d^4$ 系统中自旋轨道纠缠的电子预期被限制在 $J = 0$ 单态中，没有任何合成磁矩或磁响应。然而，近期预测表明，$d^4$ 系统中的磁性可能通过跨越自旋轨道耦合态的激发磁凝聚而产生。实际上，Ir$^{5+}$ 系统中的磁性在理论和实验观点上常常颇具争议。本文对自旋轨道耦合 $d^4$ 模型系统及其在已研究五价铱酸盐中的意义提供了全面概述。具体而言，我们在此综述了双钙钛矿 ($A_2B$YIrO$_6$, $A =$ Sr, Ba, $B =$Y, Sc, Gd)、6H-钙钛矿 (Ba$_3M$Ir$_2$O$_9$, $M =$ Zn, Mg, Sr, Ca)、后钙钛矿 (NaIrO$_3$) 和六方 (Sr$_3$MIrO$_6$) 铱酸盐的当前实验与理论理解，以及若干需要未来研究的开放性问题。