(111)取向(LaMnO$_3$)$_{2n}|$(SrMnO$_3$)$_n$ 超晶格的应变诱导结构转变

通过第一性原理电子结构计算，我们在此文中探讨了在(111)取向的(LaMnO$_3$)$_{2n}|$(SrMnO$_3$)$_n$ 超晶格中由等应变引起的结构转变，其中n=2,4,6。我们显示，所有在所探索的应变范围内的超晶格都倾向于采用半金属铁磁有序形式，其中局部磁矩与体积呼吸扭曲相互耦合。更详细地，我们的结果揭示，厚度在对等应变的响应中起到关键作用，这在氧六边形的倾斜模式中尤为明显。最薄的超晶格(n=2)总是采用a⁻a⁻a⁻倾斜模式，而竞争的a⁻a⁻c⁺倾斜模式仅在存在压缩应变时才能作为亚稳态稳定。相反，n=4的超晶格在平衡条件下偏好a⁻a⁻c⁺倾斜模式，但围绕第三个准正交轴的相位旋转如此脆弱，以至于在施加微小的压缩或拉伸应变时，a⁻a⁻a⁻倾斜模式得以恢复。n=6的超晶格表现出更为细致的行为：压缩应变驱动从a⁻a⁻c⁺向a⁻a⁻a⁻的转变，而拉伸应变保持a⁻a⁻c⁺倾斜模式并显著加剧两个不可等价亚晶格之间的结构差异。事实上，赫姆齐-特尔 distortion在其中一个亚晶格中被抑制，导致增强的体积呼吸扭曲和相应的增强的电荷和自旋振荡。这表明在拉伸应变的这个范畴中，Hund定律的物理可能性更大，最大化了强电子相关性与结构效应之间的相互作用。