应变与自旋轨道耦合诱导莫特绝缘体 BaCrO$_3$ 中的轨道有序

利用第一性原理计算，我们研究了具有形式 $3d^2$ 构型的绝缘四方畸变钙钛矿 BaCrO$_3$，其体积因 SrTiO$_3$ 衬底的应变而明显大幅增大。同时包含关联效应和自旋轨道耦合 (SOC) 效应会导致金属 - 绝缘体转变以及面内锯齿形轨道有序 (OO)，即交替填充单电子的 $d_{xz}+id_{yz}$ 和 $d_{xz}-id_{yz}$ 轨道，这在 Cr 离子中产生了约 -0.78 $\mu_B$ 的大轨道矩 $M_L$，其与自旋矩 $M_S$ ~ $2|M_L|$ 反平行排列。值得注意的是，这种有序也在顶端氧原子中诱导了显著的 $M_L$。我们的研究结果表明，由应变、关联和 SOC 之间的相互作用驱动的金属 - 绝缘体转变和 OO 转变在 3d 系统中是不常见的。