采用局域密度近似(LDA)和旋转不变从玻色子理论(RISB)相结合的方法研究了Sr $_3$ Ru $_2$ O $_7$的真实关联电子结构.从低能带结构的Wannier向下折叠到Ru($t_{2g}$)态的三带模型,解决了包括轨道内和轨道间Hubbard项以及自旋翻转和对跳跃相互作用的相互作用问题.由此,我们可以对轨道占据、相关的局域自旋多重态以及随着关联强度的增加而产生的费米子学等问题获得有价值的认识。在布里渊区著名的$γ_2$口袋附近,除了一般的关联引起的带窄和带移外,还发现了一种接近费米能级的有趣的准粒子结构。沿着{ \bf k}空间中的$Γ$ $-$ $X$方向,该结构对电子自能效应非常敏感。这种微妙的敏感性,以及它明显的多轨道特征,可能会把这种非常低的能量结构与化合物令人困惑的变磁性联系起来。
英文摘要:
The combination of the local-density approximation (LDA) with the rotationally invariant slave-boson theory (RISB) is used to investigate the realistic correlated electronic structure of Sr$_3$Ru$_2$O$_7$. From Wannier-downfolding the low-energy band structure to a three-band model for the Ru($t_{2g}$) states, the interacting problem is solved including intra- and inter-orbital Hubbard terms as well as spin-flip and pair-hopping interactions. Therewith it is possible to obtain valuable insight into the orbital occupations, relevant local spin multiplets and the fermiology with increasing correlation strength. Besides generic correlation-induced band-narrowing and -shifting, an intriguing quasiparticle structure close to the Fermi level is found in the neigborhood of the notorious $γ_2$ pocket in the Brillouin zone. Along the $Γ$$-$$X$ direction in {\bf k}-space, that structure appears very sensitive to electronic self-energy effects. The subtle sensitivity, connected also its manifest multi-orbital character, may put this very low-energy structure in context with the puzzling metamagnetic properties of the compound.
Flat Bands and Enigma of Metamagnetic Quantum Critical Regime in Sr3Ru2O7
理解Sr 3Ru 2 O 7的场调谐变磁量子临界性的性质在凝聚态物理中提出了一个重大的挑战。从实验中得知,有序相内的熵形成峰值,并且出乎意料地高于外部,而磁阻率在有序相附近经历陡峭的跳跃。我们发现Sr 3Ru 2 O 7和重费米子金属之间具有挑战性的连接,表达超越微观细节的普遍物理学。我们的T-B相图的构建使我们能够解释的实验的主要特点,并明确地暗示了其非凡的低温热力学的费米子凝聚量子相变的解释,导致在有限的范围内的磁场B的平带的形成。我们发现,正是平带在QCP处产生熵峰和电阻率跳跃。
Complex electronic states in double layered ruthenates (Sr1-xCax)3Ru2O7
(Sr $_{1-x}$ Ca $_x$)$_3$ Ru $_2$ O $_7$(0 $\leq x \leq$ 1)的磁基态是复杂的,从巡回变磁态(0 $\leq x <$ 0.08)到不寻常的重质量近铁磁(FM)态(0.08 $< x <$ 0.4),最后到反铁磁(AFM)态(0.4 $\leq x \leq$ 1)。在这份报告中,我们阐明了这些磁态的电子性质,并表明,在这个系统中的电子和磁性是强耦合的。电子基态从$x =$ 1.0的AFM准二维金属演化到$0.4 \leq x < 1.0$的Anderson局域态(AFM区域)。当磁性状态经历从AFM到近FM状态的转变时,对于$0.25 \leq x < 0.4$,电子基态切换到由磁散射诱导的弱局域态,然后切换到具有面内电阻率$ρ_{ab} \propto T^α$($α>$ 2)的磁性金属态,对于$0.08 < x < 0.25$。当磁基态进入$x < 0.08$的巡游变磁态时,系统最终转变为费米液体基态。当$x$接近临界组成($x \sim$ 0.08)时,费米液体温度被抑制到零开尔文,并且观察到非费米液体行为。这些结果表明,在双层双链酸盐的电荷和自旋自由度之间的强烈的相互作用。
Electronic Structure and Magnetism of the Triple-layered Ruthenate Sr$_{4}$Ru$_{3}$O$_{10}$
我们报告的电子能带结构计算锶$_{4}$钌$_{3}$ O $_{10}$,显示铁磁性和变磁性的行为。密度泛函计算发现,Ru的基态是铁磁的,与实验结果一致,同时发现,在Ru的4d态中加入库仑-哈伯德相互作用U对费米面有显著的影响,揭示了库仑相互作用和关联多体物理的作用.少数自旋带主要是空的,费米面在远离$Γ$点的布里渊区的外部区域,带向上急剧分散。大多数自旋带被完全或几乎完全占据,并在$Γ$点附近的费米能附近形成窄带,这可能是变磁性的电子起源。结果与最近的角分辨光电子能谱(ARPES)实验定性一致,并表明需要结合理论研究和实验ARPES调查更好的能量分辨率,以揭示接近费米能级的窄带的性质,这是理解在这种材料中观察到的奇异磁性的关键。