强自旋轨道耦合 $\delta$ 掺杂铱氧化物中的二维电子气：La$_\delta$Sr$_2$IrO$_4$

铱氧化物因导致多种新现象的强自旋轨道耦合而引起广泛关注。利用密度泛函研究，我们预言在 $\delta$ 掺杂铱氧化物 La$_\delta$Sr$_2$IrO$_4$（其中单个 SrO 层被 LaO 层替代）中会形成自旋-轨道纠缠的二维电子气（2DEG）。多余的 La 电子靠近 $\delta$ 掺杂层分布，部分占据 $J_{\rm eff}= 1/2$ 上哈伯德带，从而使界面呈金属性。块体的磁性结构在界面附近被破坏，最靠近界面的 Ir$_0$ 层变为非磁性，而下一层（Ir$_1$）继续保持块体的反铁磁（AFM）结构，但磁矩减小。费米面由一个空穴袋和一个电子袋组成，位于两个不同的 Ir 层（Ir$_0$ 与 Ir$_1$）中，两种载流子均源自 $J_{\rm eff}= 1/2$ 上哈伯德带。$\delta$ 掺杂界面处电子与空穴共存暗示着不寻常的输运性质，可能导致潜在的器件应用。