Considering spin-orbit coupling, the tetragonal crystal-field, and all relevant superexchange processes including quantum interference, we derive expressions for the energy levels of the vanadium ions in tetragonal Sr2VO4. The used parameters of the model Hamiltonian allow to describe well the excitation spectra observed in neutron scattering and optical experiments at low temperatures. The free energy exhibits a minimum which corresponds to a novel alternating spin-orbital order with strong thermal fluctuation of the orbital mixing parameter.
Magnetic reorientation transition in a three orbital model for $\rm Ca_2 Ru O_4$ -- Interplay of spin-orbit coupling, tetragonal distortion, and Coulomb interactions
Role of orbital off-diagonal spin and charge condensates in a three orbital model for $\rm Ca_2RuO_4$ -- Coulomb renormalized spin-orbit coupling, orbital moment, and tunable magnetic order
Synthesis, Structure and Properties of Tetragonal Sr2M3As2O2 (M3 = Mn3, Mn2Cu and MnZn2) Compounds Containing Alternating CuO2-Type and FeAs-Type Layers
A hybrid-exchange density-functional theory study of the electronic structure of $\mathrm{MnV}_2\mathrm{O}_4$: Exotic orbital ordering in the cubic structure
Valence-Bond Crystal, and Lattice Distortions in a Pyrochlore Antiferromagnet with Orbital Degeneracy
讨论了高阻挫烧绿石晶格上自旋为1/2的三重$t_{2g}$轨道简并磁性离子的基态性质，如B-尖晶石MgTi $_2$ O $_4$中的Ti $^{3+}$离子.在Hund耦合为零的情况下，我们构造了一个有效的自旋轨道哈密顿量，并通过构造几个精确的本征态研究了它的低能区。我们发现，轨道自由度调制的自旋交换能，释放烧绿石结构的无限自旋简并，并驱动系统到一个非磁性的自旋单重态流形。后者是自旋单重态二聚体的集合，然而，相对于二聚体取向高度简并。这种"定向“简并性随后被磁弹性相互作用提升，磁弹性相互作用通过在合适的方向上扭曲键并导致四元相来优化先前的能量增益。以这种方式，通过二聚体沿着围绕四角轴延伸的螺旋链的缩合形成价键晶体状态，如在MgTi $_2$ O $_4$中实际观察到的。在二聚相的轨道有序模式被预测为铁型沿螺旋和反铁型之间。最后，通过分析的考虑以及数值从头算模拟，我们预测一个可能的实验工具，通过共振X射线散射观察这样的轨道排序。
Emergence of Fully-Gapped $s_{++}$-wave and Nodal d-wave States Mediated by Orbital- and Spin-Fluctuations in Ten-Orbital Model for KFe$_2$Se$_2$
本文采用无空穴袋的十轨道Hubbard-Holstein模型研究了新发现的高温超导体K $_x$ Fe $_2$ Se $_2$的超导态。当库仑相互作用较大时，由于电子袋之间的嵌套，出现自旋涨落介导的d波态。有趣的是，在K $_x$ Fe $_2$ Se $_2$中的体心四面体结构的对称性要求d波带隙中存在节点，尽管在简单四面体结构的情况下实现了完全带隙的d波态。另一方面，由于Fe-离子光学模，在存在适度的电子-声子相互作用的情况下，轨道涨落引起完全带隙的$s_{++}$波态而没有符号反转。因此，这两种超导状态可以通过仔细测量能隙结构或杂质对Tc的影响来区分。
Orbital ordering and one-dimensional magnetic correlation in vanadium spinel oxides AV2O4 (A = Zn, Mg, or Cd)
我们提出了我们的理论结果的两个转变机制的钒尖晶石氧化物$A$ V $_2$ O $_4$（$A$ =Zn，Mg，或Cd），其中磁性V阳离子构成的几何阻挫烧绿石结构。在多轨道哈伯德模型的强关联极限下，导出了一个有效的自旋-轨道-晶格耦合模型，并对该模型进行了蒙特卡罗模拟。结果表明，高温相变为层状反铁磁型轨道有序并伴有四重态Jahn-Teller畸变，低温相变为反铁磁自旋有序.轨道序部分地提升了磁阻挫，并在磁交换相互作用中引起空间各向异性。在中间相，该系统可以被认为是由弱耦合的反铁磁链躺在垂直于四重态畸变的平面。
基于最近的理论和实验争议，我们提出了一个理论研究来澄清钒尖晶石氧化物AV $_2$ O $_4$（A=Zn，Mg，Cd）基态的轨道对称性.研究是基于一个有效的哈密顿量与自旋轨道超交换相互作用和本地自旋轨道耦合项。我们构造了一个经典的相图，并证明了基态的复轨道性质。值得注意的是，通过我们的新分析，我们还正确地预测了氧八面体的相干四元扁平化。最后，通过分析的考虑以及数值从头算模拟，我们提出了如何检测预测的复杂轨道通过钒K边共振X射线散射排序。
Valence bond crystal in a pyrochlore antiferromagnet with orbital degeneracy
本文讨论了三重轨道简并$S=1/2$磁性离子的烧绿石晶格的基态。我们推导出一个有效的自旋轨道哈密顿量，并表明轨道自由度可以调制自旋交换，消除无限自旋简并烧绿石结构的特点。由此产生的状态是自旋单重态二聚体的集合，由于它们的相对取向而具有残余简并性。后者被磁弹性相互作用提升，在自旋单态相空间中诱导，迫使四重态畸变。这种理论为在B-尖晶石MgTi $_2$ O $_4$中观察到的螺旋自旋单态模式提供了解释。
Orbital order and electron itinerancy in CoV$_{2}$O$_{4}$ and Mn$ _{0.5} $Co$ _{0.5} $V$_{2}$O$_{4}$ from first principles
鉴于最近的实验预测的一个弱的结构转变的CoV $_{2}$ O $_{4}$，我们探讨了可能的轨道顺序状态，在其低温四电子相的第一性原理密度泛函理论计算。我们观察到，与I4 $_1/amd$对称性的tetraphite相关联的轨道顺序涉及复杂的轨道与一个合理的大的轨道矩在Vanessa网站，而在与I4 $_1/a$对称性的阶段，实轨道与淬灭的轨道矩构成的轨道顺序。此外，为了研究轨道有序和电子巡回之间的竞争，我们认为Mn $_{0.5}$ Co $_{0.5}$ V $_{2}$ O $_{4}$是母体化合物之一，CoV $_{2}$ O $_{4}$位于巡回极限附近，而另一个Mn V $_{2}$ O $_{4}$位于轨道有序绝缘区的深处。用第一性原理密度泛函理论和Boltzmann输运理论研究了CoV $_{2}$ O $_{4}$、MnV $_{2}$ O $_{4}$和Mn $_{0.5}$ Co $_{0.5}$ V $_{2}$ O $_{4}$的轨道有序和电子输运.我们的结果表明，当我们从MnV $_{2}$ O $_{4}$到CoV $_{2}$ O $_{4}$时，电子的巡回性增强，而轨道顺序的性质保持不变。
Orbital and magnetic transitions in geometrically-frustrated vanadium spinels -- Monte Carlo study of an effective spin-orbital-lattice coupled model --
我们提出了我们的理论和数值计算结果的热力学性质和微观机制的两个连续的转变钒尖晶石氧化物$A$ V $_2$ O $_4$（$A$ =Zn，Mg，或Cd）的Monte Carlo计算得到的有效自旋轨道晶格模型在强关联极限。在烧绿石晶格结构的V阳离子的几何挫折抑制自旋和轨道相关的发展，但是，我们发现，该模型在低温下表现出两个转变。第一，不连续的过渡发生与轨道排序的四重Jahn-Teller失真的帮助。轨道顺序减少了自旋交换相互作用的挫折，并诱导反铁磁相关的一维链躺在垂直平面的四重畸变。其次，在较低温度下，一维反铁磁链之间的第三近邻相互作用稳定了三维反铁磁有序。热涨落是通过有序-无序机制稳定共线磁态的关键。结果很好地再现了实验数据，如转变温度，磁化率的温度依赖性，在转变的熵的变化，以及在低温下的磁有序结构。用线性自旋波理论研究了零温下的量子涨落效应。发现在基态的交错矩从饱和值显著降低，并合理地与实验数据相吻合。
The role of ionic sizes in inducing the cubic to tetragonal distortion in AV$_{2}$O$_{4}$ and ACr$_{2}$O$_{4}$ (A=Zn, Mg and Cd) compounds
尖晶石型化合物中立方相到四立方相的畸变在过去二十年一直是一个有争议的问题。不同的研究小组提出了不同的机制来理解这些尖晶石中的这种畸变，它们是：（i）称为自旋驱动Jahn-Teller（JT）效应的自旋晶格耦合机制，（ii）强相对论自旋轨道耦合，适度JT畸变和弱V-V相互作用以及（iii）JT效应。现在，为了知道这种扭曲的可能原因，我们通过进行自旋非极化计算来避免这些复杂性（自旋、电子、轨道和晶格自由度之间的各种相互作用）。ZnV $_{2}$ O $_{4}$（ZnCr $_{2}$ O $_{4}$）、MgV $_{2}$ O $_{4}$（MgCr $_{2}$ O $_{4}$）和CdV $_{2}$ O $_{4}$（CdCr $_{2}$ O $_{4}$）的体积模量的计算值分别为$\sim$ 289（$\sim$ 254）、$\sim$ 244（$\sim$ 243）和$\sim$ 230（$\sim$ 233）GPa。对于钒酸盐和铬酸盐，晶格参数$a$的计算值顺序分别为$_{2}$和$_{2}$，与实验结果一致.三次到四次畸变（c/a）的计算值，对于ZnV $_{2}$ O $_{4}$，c/a $<$ 1（ZnCr $_{2}$ O $_{4}$）、MgV $_{2}$ O $_{4}$（MgCr $_{2}$ O $_{4}$）和CdV $_{2}$ O $_{4…
Magnetic and orbital ordering of RuO2 planes in RuSr2(Eu,Gd)Cu2O8
我们从正方晶格中Ru离子的有效哈密顿量出发，其中包括库仑排斥产生的t_2g轨道之间的在位相互作用，以及四方晶场分裂。利用微扰理论中的跳跃项，我们推导出有效的哈密顿量来描述RuSr 2（Eu，Gd）Cu 2 O 8的RuO 2平面。对于未掺杂的平面（形式价Ru{+5}），根据参数，我们发现三种可能的顺序的自旋和轨道，并构建一个相图。这允许基于实验数据对参数施加约束。当电子掺杂与超导RuO 2平面的空穴掺杂相一致时，我们得到（合理的参数）一个双交换模型，其中巡游电子和局域自旋之间具有无限的反铁磁耦合。该模型与[H. Aliaga和A. A. Aligia，Physica B 320，34（2002）]，其一致地解释了RuSr 2（Eu，Gd）Cu 2 O 8的看似矛盾的磁性。
Strong competition between orbital-ordering and itinerancy in a frustrated spinel vanadate
在凝聚态物理中，从定域电子行为到巡游电子行为的转换与许多有趣的现象有关。本文研究了尖晶石系统Mn $_{1-x}$ Co $_x$ V $_2$ O $_4$从定域到巡游态的过渡。在低Co掺杂下，V3+离子上的局域电子的轨道顺序（OO）通过触发四重态畸变来抑制磁挫挫。随着Co掺杂，电子巡回熔化OO和抑制结构相变，而减少的自旋-晶格耦合产生磁阻挫。中子散射测量和第一性原理指导的自旋模型表明，在高Co掺杂的非共线态是由削弱的局部各向异性和增强的Co-V自旋相互作用。
Orbital Order and Superconductivity in Bilayer Nickelate Compounds
Max Planck Institute for Solid State Research（马克斯·普朗克固体的研究所）；Department of Condensed Matter Physics, Faculty of Science, Masaryk University（马萨里克大学理学院凝聚态物理系）
