具有四方畸变的化学计量比 LaMnO$_3$ 的自旋-轨道模型

迄今为 LaMnO$_3$ 开发的模型在立方（钙钛矿）对称性下通过超交换和 Jahn-Teller 轨道相互作用处理自旋-轨道序，而真实晶体结构严重变形。我们识别并解释了由四方形变引起的三个先验重要物理效应：(i) $e_g$ 轨道的分裂 $\propto E_z$，(ii) $d-p$ 杂化的方向重正化 $t_{pd}$，以及 (iii) 电荷激发能的方向重正化。以 LaMnO$_3$ 晶体为例，我们评估了它们的大小。发现变形的主要效应是由 $E_z\simeq 300$ meV 诱导的轨道序中 $x^2-y^2$ 轨道振幅增强，以及沿 $ab$（$c$）立方轴的各向异性 $t_{pd}\simeq 2.0$ (2.35) eV，与 Harrison 定律非常一致。我们表明，在平均场近似内分析的四方模型提供了令人惊讶一致的基态图像。对于以下方面同时获得与实验数据的极好一致：(i) $e_g$ 轨道混合角，(ii) 自旋交换常数，以及 (iii) 自旋与轨道相变温度。