$d^5$ Mott 绝缘体中电子磁电耦合的理论

Adrien Bolens

doi:10.1103/PhysRevB.98.125135

$d^5$ Mott 绝缘体中电子磁电耦合的理论

强关联电子 2018-10-03 v2 材料科学

作者: Adrien Bolens

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摘要

受近期 $\alpha$ -RuCl $_3$ 中太赫兹(THz)光谱测量的启发，我们发展了八面体晶体场中 $d^5$ 过渡金属离子 Mott 绝缘体磁电(ME)效应的理论。对于 $4d$ 和 $5d$ 化合物，相对广延的轨道有利于局域电子向邻近离子的电荷涨落，并预期存在显著的电子机制磁电效应。从一个具有强自旋轨道耦合的三轨道 Hubbard 模型出发，我们推导了由携带自旋的局域空穴虚跳迁所产生的电极化机制。我们考虑了最近邻键上由自旋算符对生成的电极化，其几何构型为共边(即共享两个配体)或共角(即共享一个配体)。首先利用对称性方法推导了允许的耦合。随后，我们通过微扰理论和精确对角化显式计算了耦合常数，并在基态流形中评估了有效极化算符。这些结果在考虑诸如某些钙钛矿铱酸盐或 Kitaev 材料等磁系统的 THz 光电导率时是相关的。特别是，它们有助于解释近期 $\alpha$ -RuCl $_{3}$ 的 THz 光学测量，其中已表明电偶极诱导的贡献很强。

关键词

磁电耦合 Mott 绝缘体 d5 过渡金属离子自旋轨道耦合 Hubbard 模型太赫兹光谱

引用

@article{arxiv.1805.02488,
  title  = {Theory of electronic magnetoelectric coupling in $d^5$ Mott insulators},
  author = {Adrien Bolens},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1805.02488},
  year   = {2018}
}

备注

20 pages, 6 figures

$d^5$ Mott 绝缘体中电子磁电耦合的理论

摘要

关键词

引用

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