正交畸变钛酸盐RTiO3 (R= Y, Gd, Sm, La)中的超交换相互作用
强关联电子
2015-05-13 v1 材料科学
摘要
从基于第一性原理计算推导出所有参数的RTiO3 (R= Y, Gd, Sm, La) t2g能带的多轨道哈伯德模型出发，我们将转移积分视为微扰，构建了一个有效的超交换（SE）自旋模型。我们考虑了四种SE相互作用的近似：(i) 正则晶体场（CF）理论，其中占据的t2g轨道的形式由CF分裂决定；以及三种扩展，即(ii) 相对论性扩展，其中占据轨道被限制在由晶体场和相对论性自旋-轨道（SO）相互作用对角化得到的最低克拉默斯二重态内；(iii) 有限温度扩展，考虑了CF构型附近热轨道涨落的影响；(iv) 多电子扩展，基于对系统每个键分别构建的双电子态基矢下的完整哈密顿量进行对角化。主要结果总结如下：(i) 轨道自由度的热涨落可以显著降低磁转变温度的值。(ii) 严格推导了各向异性和反对称的Dzyaloshinsky-Moriya相互作用，并讨论了它们对磁性质的影响。(iii) CF理论虽然适用于YTiO3以及GdTiO3和SmTiO3的高温结构，但在LaTiO3中失效。相反，多电子效应和SO相互作用的结合可能是LaTiO3中原子间关联反铁磁（AFM）特征的原因。(iv) YTiO3中的SE相互作用强烈依赖于晶体结构的细节。低温结构中的畸变倾向于削弱铁磁相互作用。
引用
@article{arxiv.0906.2035,
title = {Superexchange Interactions in Orthorhombically Distorted Titanates RTiO3 (R= Y, Gd, Sm, and La)},
author = {I. V. Solovyev},
journal= {arXiv preprint arXiv:0906.2035},
year = {2015}
}
备注
23 pages, 9 tables, 4 figures