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KCrF3中的轨道有序及其成因

王广涛 张敏平 李珍 郑立花

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KCrF3中的轨道有序及其成因

王广涛, 张敏平, 李珍, 郑立花

Orbital ordering and its origin of KCrF3

Wang Guang-Tao, Zhang Min-Ping, Li Zhen, Zheng Li-Hua
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  • 强关联体系中的轨道有序及其成因一直是凝聚态物理研究的热点问题.轨道有序对于巨磁阻和超导材料的研究有非常重要的地位.利用第一性原理计算研究了KCrF3的四方相和立方相中的轨道有序及其成因.在四方相中, GGA和GGA+U两种方法计算结果都表明其基态是A型反铁磁和G型轨道有序. 对于立方结构, GGA方法得出铁磁半金属态是基态,而GGA+U(Ueff = 3.0 eV)得到的基态是A型反铁磁绝缘体. 光电导测量是少数能从实验上观察到轨道有序的方法之一,因此计算了其光电导,并结合投影态密度讨论了KCrF3中的轨道有序.最后找到了其轨道有序的成因:电子强关联效应,而非电-声子相互作用是其轨道有序的物理根源.
    The electronic, the magnetic and the orbital structures of KCrF3 are studied by first principles in its recently identified crystallographic phases (tetragonal and cubic) [Margadonna and Karotsis 2006 J. Am. Chem. Soc. 128 16436]. In tetragonal phase, both generalized gradient approximation (GGA) and GGA+U calculations show that the ground state is the A-type antiferromagnetic (A-AFM) configuration with G-type orbital ordering pattern. Our calculations show that the orbital structures and the magnetic configurations can be measured by the optical conductivity. In the cubic state, the GGA calculations show that the ground state is ferromagnetic half metal state, while the GGA+U(Ueff = 3.0 eV) calculations show that the A-AFM insulator phase is the ground state. Our calculations indicate that the electron-electron interactions rather than the electron-phonon interactions are the driving forces behind the orbital order.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:10947001)资助的课题.
    • Funds: Project supported by National Natural Science Foundation of China (Grant No.10947001).
    [1]

    Fang Z, Terakura K 2001 Phys. Rev. B 64 R020509

    [2]

    Fang Z, Terakura K 2002 J. Phys.: Condens. Matter 14 3001

    [3]

    Fang Z, Nagaosa N, Terakura K 2003 Phys. Rev. B 67 035101

    [4]

    Fang Z, Nagaosa N, Terakura K 2004 Phys. Rev. B 69 045116

    [5]

    Fang Z, Nagaosa N 2004 Phys. Rev. Lett. 93 176404

    [6]

    Shu Z H, Dong J M 2003 Acta Phys. Sin. 52 2918 (in Chinese) [束正煌,董锦明 2003 物理学报 52 2918]

    [7]

    Zhang S L, Kong H, Cen C, Su J R, Zhu C F 2005 Acta Phys. Sin.54 4379 (in Chinese) [张士龙, 孔辉, 岑诚,苏金瑞,朱长飞 2005 物理学报 54 4379]

    [8]

    Chen D M, Liu D Y 2010 Acta Phys. Sin. 59 7350 (in Chinese) [陈东猛,刘大勇 2010 物理学报 59 7350]

    [9]

    Yu Q Y, Zhang J C, Jia R R, Jing C, Cao S X 2008 Acta Phys. Sin.57 453 (in Chinese) [於乾英,张金仓,贾蓉蓉,敬超,曹世勋 2008 物理学报 57 453]

    [10]

    Wang W, Su J F, Liu M, Liu S 2009 Acta Phys. Sin. 58 5632 (in Chinese) [王玮,孙家法,刘楣,刘甦 2009 物理学报 58 5632]

    [11]

    Elfimov I S, Anisimov V I, Sawatzky G A 1999 Phys. Rev. Lett.82 4264

    [12]

    Margadonna S, Karotsis G 2006 J. Am. Chem. Soc. 128 16436

    [13]

    Margadonna S, Karotsis G 2007 J. Mater. Chem. 17 2013

    [14]

    Giovannetti G, Margadonna S, van den Brink J 2008 Phys. Rev. B77 075113

    [15]

    Xiao Y, Su Y, Li H F, Kumar CMN, Mittal R, Persson J, SenyshynA, Gross K, Brueckel T H 2010 Phys. Rev. B 82 094437

    [16]

    Xu Y, Hao X, Lü M, Wu Z, Zhou D, Meng J 2008 J. Chem. Phys.128 164721

    [17]

    Saitoh E, Okamoto S, Takahashi K T, Tobe K, Yamamoto K,Kimura T, Ishihara S, Maekawa S, Tokura Y 2001 Nature 410180

    [18]

    Murakami Y, Hill J P, Gibbs D, Blume M, Koyama I, Tanaka M,Kawata H, Arima T, Tokura Y, Hirota K, Endoh Y 1998 Phys. Rev.Lett. 81 582

    [19]

    Tobe K, Kimura T, Okimoto Y, Tokura K 2001 Phys. Rev. B 64184421

    [20]

    Hu W Z, Dong J, Li G, Li Z, Zheng P, Chen G F, Luo J L, Wang N L 2008 Phys. Rev. Lett. 101 257005

    [21]

    Li G, Hu W Z, Dong J , Li Z, Zheng P, Chen G F, Luo J L, Wang N L 2008 Phys. Rev. Lett. 101 107004

    [22]

    Li G, Hu W Z , Dong J, Qian D, Hsieh D, Hasan M Z, Morosan E, Cava R J, Wang N L 2007 Phys. Rev. Lett. 99 167002

    [23]

    Chen Z G, Dong T, Ruan R H, Hu B F, Cheng B, Hu W Z, ZhengP, Fang Z, Dai X, Wang N L 2010 Phys. Rev. Lett. 105 097003

    [24]

    Loa I, Adler P, Grzechnik A, Syassen K, Schwarz U, Hanfland M,Rozenberg G K H, Gorodetsky P, Pasternak M P 2001 Phys. Rev.Lett. 87 125501

    [25]

    Popović Z, Satpathy S 2002 Phys. Rev. Lett. 88 197201

    [26]

    Leonov I, Binggeli N, Korotin D M, Anisimov V I, Stojić N, VollhardtD 2008 Phys. Rev. Lett. 101 096405

    [27]

    Medvedeva J E, Korotin M A, Anisimov V I, Freeman A J 2002Phys. Rev. B 65 172413

    [28]

    Perdew J P, Wang Y 1992 Phys. Rev. B 45 13244

    [29]

    Liechtenstein A I, Anisimov V I, Zaanen J 1995 Phys. Rev. B 52R5467

  • [1]

    Fang Z, Terakura K 2001 Phys. Rev. B 64 R020509

    [2]

    Fang Z, Terakura K 2002 J. Phys.: Condens. Matter 14 3001

    [3]

    Fang Z, Nagaosa N, Terakura K 2003 Phys. Rev. B 67 035101

    [4]

    Fang Z, Nagaosa N, Terakura K 2004 Phys. Rev. B 69 045116

    [5]

    Fang Z, Nagaosa N 2004 Phys. Rev. Lett. 93 176404

    [6]

    Shu Z H, Dong J M 2003 Acta Phys. Sin. 52 2918 (in Chinese) [束正煌,董锦明 2003 物理学报 52 2918]

    [7]

    Zhang S L, Kong H, Cen C, Su J R, Zhu C F 2005 Acta Phys. Sin.54 4379 (in Chinese) [张士龙, 孔辉, 岑诚,苏金瑞,朱长飞 2005 物理学报 54 4379]

    [8]

    Chen D M, Liu D Y 2010 Acta Phys. Sin. 59 7350 (in Chinese) [陈东猛,刘大勇 2010 物理学报 59 7350]

    [9]

    Yu Q Y, Zhang J C, Jia R R, Jing C, Cao S X 2008 Acta Phys. Sin.57 453 (in Chinese) [於乾英,张金仓,贾蓉蓉,敬超,曹世勋 2008 物理学报 57 453]

    [10]

    Wang W, Su J F, Liu M, Liu S 2009 Acta Phys. Sin. 58 5632 (in Chinese) [王玮,孙家法,刘楣,刘甦 2009 物理学报 58 5632]

    [11]

    Elfimov I S, Anisimov V I, Sawatzky G A 1999 Phys. Rev. Lett.82 4264

    [12]

    Margadonna S, Karotsis G 2006 J. Am. Chem. Soc. 128 16436

    [13]

    Margadonna S, Karotsis G 2007 J. Mater. Chem. 17 2013

    [14]

    Giovannetti G, Margadonna S, van den Brink J 2008 Phys. Rev. B77 075113

    [15]

    Xiao Y, Su Y, Li H F, Kumar CMN, Mittal R, Persson J, SenyshynA, Gross K, Brueckel T H 2010 Phys. Rev. B 82 094437

    [16]

    Xu Y, Hao X, Lü M, Wu Z, Zhou D, Meng J 2008 J. Chem. Phys.128 164721

    [17]

    Saitoh E, Okamoto S, Takahashi K T, Tobe K, Yamamoto K,Kimura T, Ishihara S, Maekawa S, Tokura Y 2001 Nature 410180

    [18]

    Murakami Y, Hill J P, Gibbs D, Blume M, Koyama I, Tanaka M,Kawata H, Arima T, Tokura Y, Hirota K, Endoh Y 1998 Phys. Rev.Lett. 81 582

    [19]

    Tobe K, Kimura T, Okimoto Y, Tokura K 2001 Phys. Rev. B 64184421

    [20]

    Hu W Z, Dong J, Li G, Li Z, Zheng P, Chen G F, Luo J L, Wang N L 2008 Phys. Rev. Lett. 101 257005

    [21]

    Li G, Hu W Z, Dong J , Li Z, Zheng P, Chen G F, Luo J L, Wang N L 2008 Phys. Rev. Lett. 101 107004

    [22]

    Li G, Hu W Z , Dong J, Qian D, Hsieh D, Hasan M Z, Morosan E, Cava R J, Wang N L 2007 Phys. Rev. Lett. 99 167002

    [23]

    Chen Z G, Dong T, Ruan R H, Hu B F, Cheng B, Hu W Z, ZhengP, Fang Z, Dai X, Wang N L 2010 Phys. Rev. Lett. 105 097003

    [24]

    Loa I, Adler P, Grzechnik A, Syassen K, Schwarz U, Hanfland M,Rozenberg G K H, Gorodetsky P, Pasternak M P 2001 Phys. Rev.Lett. 87 125501

    [25]

    Popović Z, Satpathy S 2002 Phys. Rev. Lett. 88 197201

    [26]

    Leonov I, Binggeli N, Korotin D M, Anisimov V I, Stojić N, VollhardtD 2008 Phys. Rev. Lett. 101 096405

    [27]

    Medvedeva J E, Korotin M A, Anisimov V I, Freeman A J 2002Phys. Rev. B 65 172413

    [28]

    Perdew J P, Wang Y 1992 Phys. Rev. B 45 13244

    [29]

    Liechtenstein A I, Anisimov V I, Zaanen J 1995 Phys. Rev. B 52R5467

  • [1] 王兰, 程思远, 曾航航, 谢聪伟, 龚元昊, 郑植, 范晓丽. CuBiI三元化合物晶体结构预测及光电性能第一性原理研究. 物理学报, 2021, 70(20): 207305. doi: 10.7498/aps.70.20210145
    [2] 魏相飞, 何锐, 张刚, 刘向远. InAs/GaSb量子阱中太赫兹光电导特性. 物理学报, 2018, 67(18): 187301. doi: 10.7498/aps.67.20180769
    [3] 贾婉丽, 周淼, 王馨梅, 纪卫莉. Fe掺杂GaN光电特性的第一性原理研究. 物理学报, 2018, 67(10): 107102. doi: 10.7498/aps.67.20172290
    [4] 张薇, 陈凯彬, 陈震东. Cr二维单层薄片中Jahn-Teller效应的第一性原理研究. 物理学报, 2018, 67(23): 237301. doi: 10.7498/aps.67.20181669
    [5] 马振宁, 周全, 汪青杰, 王逊, 王磊. Mg-Y-Cu合金长周期有序相热力学稳定性及其电子结构的第一性原理研究. 物理学报, 2016, 65(23): 236101. doi: 10.7498/aps.65.236101
    [6] 曲灵丰, 侯清玉, 许镇潮, 赵春旺. Ti掺杂ZnO光电性能的第一性原理研究. 物理学报, 2016, 65(15): 157201. doi: 10.7498/aps.65.157201
    [7] 刘晓辉, 陈默涵, 李鹏飞, 沈瑜, 任新国, 郭光灿, 何力新. 基于数值原子轨道基组的第一性原理计算软件ABACUS. 物理学报, 2015, 64(18): 187104. doi: 10.7498/aps.64.187104
    [8] 石彦立, 韩伟, 卢铁城, 陈军. 含羟基结构熔石英光电性质的第一性原理研究. 物理学报, 2014, 63(8): 083101. doi: 10.7498/aps.63.083101
    [9] 何静芳, 郑树凯, 周鹏力, 史茹倩, 闫小兵. Cu-Co共掺杂ZnO光电性质的第一性原理计算. 物理学报, 2014, 63(4): 046301. doi: 10.7498/aps.63.046301
    [10] 李泓霖, 张仲, 吕英波, 黄金昭, 张英, 刘如喜. 第一性原理研究稀土掺杂ZnO结构的光电性质. 物理学报, 2013, 62(4): 047101. doi: 10.7498/aps.62.047101
    [11] 郑鑫, 江天, 程湘爱, 江厚满, 陆启生. 波段外激光辐照光导型InSb探测器的一种新现象. 物理学报, 2012, 61(4): 047302. doi: 10.7498/aps.61.047302
    [12] 赵宇宏, 黄志伟, 李爱红, 穆彦青, 杨伟明, 侯华, 韩培德, 张素英. Nb在Ni3Al中取代行为及合金化效应的第一性原理研究. 物理学报, 2011, 60(4): 047103. doi: 10.7498/aps.60.047103
    [13] 刘建军. (Zn,Al)O电子结构第一性原理计算及电导率的分析. 物理学报, 2011, 60(3): 037102. doi: 10.7498/aps.60.037102
    [14] 何建平, 吕文中, 汪小红. Ba0.5Sr0.5TiO3有序构型的第一性原理研究. 物理学报, 2011, 60(9): 097102. doi: 10.7498/aps.60.097102
    [15] 侯清玉, 赵春旺, 金永军, 关玉琴, 林琳, 李继军. ZnO高掺杂Ga的浓度对导电性能和红移效应影响的第一性原理研究. 物理学报, 2010, 59(6): 4156-4161. doi: 10.7498/aps.59.4156
    [16] 刘先锋, 韩玖荣, 江学范. 阻挫三角反铁磁AgCrO2螺旋自旋序的第一性原理研究. 物理学报, 2010, 59(9): 6487-6493. doi: 10.7498/aps.59.6487
    [17] 罗礼进, 仲崇贵, 全宏瑞, 谭志中, 蒋青, 江学范. Heusler合金Mn2NiGe磁性形状记忆效应的第一性原理预测. 物理学报, 2010, 59(11): 8037-8041. doi: 10.7498/aps.59.8037
    [18] 陈鲁倬, 王晓春, 文玉华, 朱梓忠. Nb二维原子薄片中的Jahn-Teller效应. 物理学报, 2007, 56(5): 2920-2925. doi: 10.7498/aps.56.2920
    [19] 邱庆春. T1u×hg Jahn-Teller系统:D3d势阱中的频率分解与能级分裂. 物理学报, 2004, 53(7): 2292-2298. doi: 10.7498/aps.53.2292
    [20] 束正煌, 董锦明. 轨道序对半掺杂锰氧化物光学性质的影响. 物理学报, 2003, 52(11): 2918-2922. doi: 10.7498/aps.52.2918
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-04-08
  • 修回日期:  2011-06-05
  • 刊出日期:  2012-03-15

KCrF3中的轨道有序及其成因

  • 1. 河南师范大学物理系信息与工程学院, 新乡 453007
    基金项目: 国家自然科学基金(批准号:10947001)资助的课题.

摘要: 强关联体系中的轨道有序及其成因一直是凝聚态物理研究的热点问题.轨道有序对于巨磁阻和超导材料的研究有非常重要的地位.利用第一性原理计算研究了KCrF3的四方相和立方相中的轨道有序及其成因.在四方相中, GGA和GGA+U两种方法计算结果都表明其基态是A型反铁磁和G型轨道有序. 对于立方结构, GGA方法得出铁磁半金属态是基态,而GGA+U(Ueff = 3.0 eV)得到的基态是A型反铁磁绝缘体. 光电导测量是少数能从实验上观察到轨道有序的方法之一,因此计算了其光电导,并结合投影态密度讨论了KCrF3中的轨道有序.最后找到了其轨道有序的成因:电子强关联效应,而非电-声子相互作用是其轨道有序的物理根源.

English Abstract

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