We study the competition between various forms of density-wave-like order parameters that may arise in multi-orbital correlated materials with strong spin-orbit coupling (SOC) within a renormalization-group (RG) approach. The calculations are restricted to models with two spin-orbit split bands having strong inter-band Fermi surface nesting. We find that for such Fermi surface topology, the interplay between the inter-band nesting and SOC strongly enhances the inter-orbital Coulomb interaction (relative to other interactions) as the system approaches a stable fixed point. This results in an exotic spin-orbit density wave (SODW) to become the energetically favorable symmetry-broken state. While the conclusions are generic to such a Fermi surface topology, the band structure and the numerical results are presented for the iridate systems. We also find that the electronic fingerprints of the SODW are in better agreement with various experimental results than a conventional spin density wave (SDW), explaining the long-standing problem of the origin of the metal-insulator transition in these systems.
Orthogonal Magnetization and Symmetry Breaking in Pyrochlore Iridate Eu2Ir2O7
在火绿石铱酸盐中的电子除了经历强的自旋-轨道相互作用外，还经历大的相互作用能。这两个特点使虹膜有希望实现新的国家，如拓扑莫特绝缘体。烧绿石铱酸盐Eu $_2$ Ir $_2$ O $_7$在$T_N \sim$ 120 K时表现出金属-绝缘体转变，低于该转变时出现磁有序态。使用扭矩磁力仪，我们发现了一个非常不寻常的磁响应。在其$a$平面中施加的磁场$b$产生正交于该平面的非线性磁化$M_\perp$。$M_\perp$显示出与八极序一致的$d$波场角模式，具有由场冷却决定的手性，导致手性$ω$的对称性破缺。令人惊讶的是，当样品被场冷却到低于$T_N$时，$d$波图案的波瓣取向对场的方向敏感，这表明在300 K时已经存在额外的序参量$η$。
Relativistic $GW$+BSE study of the optical properties of Ruddlesden-Popper iridates
通过求解Bethe-Salpeter方程（BSE）研究了Ruddlesden-Popper系列铱酸盐Sr $_{n+1}$ Ir $_n$ O $_{3n+1}$（$n$ =1，2和$\infty$）的光学性质，其中准粒子（QP）能量和屏蔽相互作用$W$由包含自旋轨道耦合的$GW$近似得到.计算的光学电导率谱显示出很强的激子效应，并很好地再现了实验观察到的双峰结构，特别是自旋轨道莫特绝缘体Sr $_2$ IrO $_4$和Sr $_3$ Ir $_2$ O $_7$。然而，$GW$不能很好地解释SrIrO $_3$的相关金属态，这是由于太小的能带重整化，这影响了光学电导率的整体质量。我们的分析很好地描述了作为维数（$n$）的函数的主要光学峰的渐进红移，这与电子相关性（由约束随机相位近似量化）向金属$n=\infty$极限的逐渐降低相关。我们还评估了一种计算成本更低的BSE方法的质量，该方法基于模型介电函数并在DFT+ $U$单电子能量之上进行。不幸的是，该模型BSE方法不能准确地再现完整的$GW$ +BSE方法的结果，并导致测量光谱的较大偏差。
Nature of Possible Magnetic Phases in Frustrated Hyperkagome Iridate
基于Kitaev-Heisenberg模型，考虑Dzyaloshinskiii-Moriya（DM）相互作用，研究了受阻超自旋铱酸盐Na $_4$ Ir $_{3}$ O $_8$（Na-438）的磁相性质.利用蒙特卡罗模拟，我们发现相图主要由两个竞争的磁性有序相覆盖; Z $_2$对称性破缺（SB）相和Z $_6$ SB相，后者由经典无序有序稳定。这两个相被具有Z $_8$类对称性的一阶相变线分开。Z $_6$ SB有序温度的临界性质由3D XY普适性类表征，低于该普适性类，出现U（1）到Z $_6$交叉现象; Z $_6$自旋各向异性在短于交叉长度$Λ_*$的长度尺度中变得无关紧要，而在其他情况下变得相关。基于这种交叉现象，讨论了多晶Na-438的一种可能现象。
Competing orders and topology in the global phase diagram of pyrochlore iridates
强的电子相互作用和自旋轨道耦合有助于实现新的对称性破缺相，从而支持具有非平凡能带拓扑的准粒子。227烧绿石铱酸盐为研究拓扑结构和竞争有序起重要作用的涌现现象提供了合适的材料平台。与被认为显示“全进全出”（AIAO）型磁有序低温绝缘基态的这类材料的大多数成员相比，Pr $_2$ Ir $_2$ O $_7$保持金属性，同时在低温下显示“自旋冰”（SI）相关性。此外，这是唯一的227铱酸盐化合物，其在1.5 K以下沿[1，1，1]方向显示出大的反常霍尔效应（AHE），而不具有任何可测量的磁矩。通过聚焦于227个铱酸盐的正常态，描述了一个抛物线半金属与二次带接触，我们使用重整化群分析，平均场论，和唯象朗道理论作为三个互补的方法来构建一个全局相图中存在的通用本地相互作用的巡游电子的Ir离子。虽然全球相图支持几个竞争的多极订单，由227 iridates的现象学的动机，我们特别强调AIAO和SI订单之间的竞争，以及它如何可以导致一个混合相与“三进一出”（3 I1 O）的自旋配置。根据3 I1 O态Weyl准粒子的拓扑性质，我们对Pr $_2$ Ir $_2$ O $_7$中观测到的AHE的大小和方向给出了解释.我们提出了一个应变引起的增强的AHE在薄膜中的Pr $_2$ Ir $_2$ O $_7$和额外的实验研究竞争订单附近的金属-绝缘体转变。
Origin of nonsymmorphic bosonization formulas in generalized antiferromagnetic Kitaev spin-$\frac{1}{2}$ chains from a renormalization-group perspective
Vector chirality for effective total momentum $J_{\textrm{eff}}$ in a nonfrustrated Mott insulator: Effects of strong spin-orbit coupling and broken inversion symmetry
在具有强自旋轨道耦合的非阻挫莫特绝缘体中，由于$ab$平面的反转对称性破缺，出现了自旋轨道耦合的矢量手征。在强自旋-轨道耦合和IS破缺诱导的跳跃积分下，导出了正方晶格上$t_{2g}$ -轨道Hubbard模型的超交换相互作用，解释了Dzyaloshinsky-Moriya（DM）型和Kitaev型相互作用的微观起源.然后，通过采用平均场近似的最小模型，只包括海森伯型和DM型最近邻相互作用，我表明，IS破缺导致自旋轨道耦合的手征作为稳定的螺旋状态的结果。我还强调了硬赝自旋近似在讨论DM型和Kitaev型相互作用存在下的螺旋态的稳定性时的极限，并讨论了它的意义。最后讨论了四元晶场和$J_{\textrm{eff}}=\frac{3}{2}$态的影响，以及对Sr $_{2}$ IrO $_{4}$的$[001]$表面附近的铱酸盐和Sr $_{2}$ IrO $_{4}$与Sr $_{3}$ Ir $_{2}$ O $_{7}$界面的应用。
Role of spin-phonon and electron-phonon interactions in phonon renormalization of (Eu$_{1-x}$Bi$_x$)$_2$Ir$_2$O$_7$ across the metal-insulator phase transition: Temperature-dependent Raman and X-ray studies
我们报告的温度依赖的拉曼散射和X射线衍射研究烧绿石铱酸盐，（Eu $_{1-x}$ Bi $_x$）$_2$ Ir $_2$ O $_7$，x=0，0.02，0.035，0.05和0.1。拉曼实验中的温度变化范围从4 K到300 K，涵盖了金属-绝缘体相变伴随着顺磁到全进/全出（AIAO）的自旋有序（T $_N$）。这些系统还显示外尔半金属（WSM）相在低温（低于50 K）。我们发现，Ir-O-Ir键弯曲模式，A $_{1g}$（510 cm $^{-1}$），显示异常软化的磁有序AIAO状态，主要是由于声子调制的Dzyaloshinskiiii-Moriya（DM）自旋交换相互作用的自旋-声子相互作用。两种拉伸模式T $_{2g}^1$（307 cm $^{-1}$）和T $_{2g}^2$（382 cm $^{-1}$）在磁绝缘相中显著硬化。的T $_{2g}$声子也显示出异常的温度依赖性，其模式频率，迄今未报道，由于强的电子-声子耦合。由于强的电子-声子相互作用，在低于50 K的声子重整化中观察到WSM态的签名。我们的实验结果建立强磁弹性耦合低于T $_N$和显着的电子-声子相互作用的金属相以上T $_N$以及在低温WSM状态。
Phase diagram of electronic systems with quadratic Fermi nodes in $2<d<4$: $2+ε$ expansion, $4-ε$ expansion, and functional renormalization group
在强自旋-轨道相互作用范围内的几种材料，如HgTe、烧绿石铱酸盐Pr $_2$ Ir $_2$ O $_7$和半赫斯勒化合物LaPtBi，以及与这三种原型材料相关的各种系统，被认为在费米能级处具有二次带接触点。最近，已经提出，当费米能级处的带接触点$N$的数目小于某个临界数目$N_c$时，这种三维无带隙状态在低温下对于莫特绝缘基态是不稳定的。我们通过各种方法进一步证实和量化这种情况。使用$ε$扩展近两个空间维度，我们表明，$N_c = 64/(25 ε^2) + O(1/ε)$和证明，$N < N_c$的不稳定性是朝着一个可理解的基态，如果系统下（动态产生的）单轴应变。我们还提出了一个截断的功能重整化群方程的动力玻色化计划，我们同意与$ε$扩展的结果在两个附近，以及附近的四维单圈顺序，并顺利地插入这两个微扰访问的限制一般$2<d<4$。直接在$d=3$中，我们由此找到$N_c = 1.86$，并且因此再次在物理$N=1$之上。所有这些结果是一致的预测，相互作用的基态纯，无应变碲汞，也可能Pr $_2$ Ir $_2$ O $_7$，是一个强的拓扑绝缘体与动态产生的差距-拓扑莫特绝缘体。
Fermi surface and pseudogap in highly doped Sr$_{2}$IrO$_{4}$
University of Geneva（日内瓦大学）；Northeastern University（东北大学）；Quantum Materials and Sensing Institute, Northeastern University（东北大学量子材料与传感研究所）；Laboratory of Advanced Technology, University of Geneva（日内瓦大学先进技术实验室）；Universidad Complutense de Madrid（马德里康普顿斯大学）；Paul Scherrer Institut（保罗谢勒研究所）；Swiss Light Source, Paul Scherrer Institut（保罗谢勒研究所瑞士光源）；Zhejiang University（浙江大学）
