三元硒化亚铁 K$_{0.8}$Fe$_{1.6}$Se$_2$ 是一种反铁磁半导体

我们通过第一性原理电子结构计算研究了K$_{0.8+x}$Fe$_{1.6}$Se$_2$的电子和磁结构。发现具有铁空位有序的K$_{0.8}$Fe$_{1.6}$Se$_2$的基态是一种准二维阻塞棋盘格反铁磁半导体，其能隙为594 meV，每个铁原子具有3.37 $\mu_B$的大有序磁矩，与中子散射测量结果高度一致。其潜在机制是化学键驱动的四聚体晶格畸变。具有有限$x$的K$_{0.8+x}$Fe$_{1.6}$Se$_2$是一种掺杂的反铁磁半导体，其低载流子浓度近似与过量的钾含量成正比，与红外观测结果定性一致。我们的研究揭示了这些材料中反铁磁性与超导性之间相互作用的重要性。这表明，K$_{0.8}$Fe$_{1.6}$Se$_2$，而非KFe$_2$Se$_2$，应被视为通过电子或空穴掺杂产生超导电性的母体化合物。