Based on density functional theory calculations including a Coulomb repulsion parameter $U$, we explore the topological properties of (La$X$O$_3$)$_2$/(LaAlO$_3$)$_4$(111) with $X=$ $4d$ and $5d$ cations. The metastable ferromagnetic phases of LaTcO$_3$ and LaPtO$_3$ preserve P321 symmetry and emerge as Chern insulators (CI) with $C$=2 and 1 and band gaps of 41 and 38 meV at the lateral lattice constant of LaAlO$_3$, respectively. Berry curvatures, spin textures as well as edge states provide additional insight into the nature of the CI states. While for $X$=Tc the CI phase is further stabilized under tensile strain, for $X$=Pd and Pt a site disproportionation takes place when increasing the lateral lattice constant from $a_{\rm LAO}$ to $a_{\rm LNO}$. The CI phase of $X$=Pt shows a strong dependence on the Hubbard $U$ parameter with sign reversal for higher values associated with the change of band gap opening mechanism. Parallels to the previously studied ($X_2$O$_3$)$_1$/(Al$_2$O$_3$)$_5$(0001) honeycomb corundum layers are discussed. Additionally, non-magnetic systems with $X$=Mo and W are identified as potential candidates for $Z_2$ topological insulators at $a_{\rm LAO}$ with band gaps of 26 and 60 meV, respectively. The computed edge states and $Z_{2}$ invariants underpin the non-trivial topological properties.
Noncollinear antiferromagnetic order in the buckled honeycomb lattice of magnetoelectric Co4Ta2O9 determined by single-crystal neutron diffraction
Co_4Ta_2O_9具有三维磁晶格结构,其结构为蜂窝状。它表现出特殊的磁电效应,包括符号变化和非线性。如果不详细了解磁结构,就无法理解这些效应。在这里,我们报告的中子衍射和方向相关的磁化率测量Co 4 Ta 2 O 9单晶。低于20.3 K,我们发现一个长程反铁磁顺序在交替屈曲和平坦的蜂窝层的Co 2+离子沿c轴堆叠。在实验精度范围内,磁矩位于ab平面。它们在屈曲层中形成倾斜的反铁磁结构,在15 K时的倾斜角为~ 14度,而在每个平坦层中的磁矩是共线的。这是直接证明了有限的(0,0,3)磁布拉格峰强度,这将是不存在的共线磁秩序。磁空间群为C2 ′/c。这是不同于以前报道的C2/c'组,也发现在同构的Co_4Nb_2O_9。修正后的磁结构成功地解释了自旋翻转模型框架内的Co 4 Ta 2 O 9的磁电张量的主要特点。
Magnetic properties of a buckled honeycomb lattice antiferromagnet
Indian Institute of Technology Madras(印度马德拉斯理工学院);Quantum Centre of Excellence for Diamond and Emergent Materials, Indian Institute of Technology Madras(印度马德拉斯理工学院量子卓越中心(钻石与新兴材料))
Coupled magnetic and ferroelectric states in the distorted honeycomb system Fe$_{4}$Ta$_{2}$O$_{9}$
我们报告的磁性,热力学,介电和热电测量上迄今未报道的Fe ${_4}$ Ta ${_2}$ O ${_9}$。这个系统被认为是表现出一系列的磁性转变,其中许多是耦合到铁电秩序的出现,使Fe ${_4}$ Ta ${_2}$ O ${_9}$在其材料类中唯一真正的多铁性。我们建议,所观察到的性能出现作为一个结果的有效减少的磁性晶格的维数,与磁活性Fe ${^{2+}}$离子优先占据准二维屈曲蜂窝结构。Fe ${_4}$ Ta ${_2}$ O ${_9}$的低温$H$-$T$相图揭示了与在畸变的Kagome系统中观察到的相似的多种耦合的磁性和铁电相。
Geometric Approach to the High-Throughput Identification of Honeycomb Materials
Stewart Blusson Quantum Matter Institute, University of British Columbia(不列颠哥伦比亚大学斯特瓦特·布拉斯量子物质研究所);Department of Physics & Astronomy, University of British Columbia(不列颠哥伦比亚大学物理与天文系);Canadian Institute for Advanced Research (CIFAR)(加拿大高级研究院)
Ab initio study of $Z_2$ topological phases in perovskite (111) $(\text{SrTiO}_3)_7/(\text{SrIrO}_3)_2$ and $(\text{KTaO}_3)_7/(\text{KPtO}_3)_2$ multilayers
Spin-orbit-entangled frustrated magnetism in fcc Ba$_2$(Yb,Nd)NbO$_6$ double perovskites
Shiv Nadar Institution of Eminence(Shiv Nadar卓越学院);Bennett University(贝内特大学);UGC-DAE Consortium for Scientific Research(UGC-DAE科学研究联盟);Indian Institute of Science Education and Research, Thiruvananthapuram(印度科学教育与研究研究所,特里凡得琅);Japan Atomic Energy Agency(日本原子能机构)
Ab initio study of nontrivial topological phases in corundum structured $($M$_2$O$_3)/($Al$_2$O$_3)_5$ multilayers
\textit{Ab initio}计算已经在由诸如Al $_2$ O $_3$的带绝缘体夹持的M $_2$ O $_3$(M是$5d$系列的几种过渡金属)的六方层上进行,所述带绝缘体提供$5d$电子驻留的蜂窝晶格。这种基于刚玉结构的超晶格是设计具有过渡金属阳离子的蜂窝晶格的最明显的方式,避免了使用大部分极性表面。我们得到,该系统支持狄拉克锥的存在下,在费米能级,开放的自旋轨道耦合在各种填充的$5d$带的介绍。在这项工作中进行的DFT计算表明,$5d^5$的情况下总是一个平凡的绝缘体,而$5d^8$填充呈现拓扑绝缘的配置演变成一个平凡的状态,随着增加的拉伸应变或现场库仑势U。然而,LDA+U计算表明,在每个U值的情况下,$5d^8$的反铁磁稳定的解决方案,这将打破时间反演对称性,并可能影响系统的拓扑性质。我们还讨论了类似的屈曲蜂窝晶格使用钙钛矿(111)双层以前在文献中研究,特别是对于$5d^5$和$5d^8$配置。这项工作提供了一些线索的拓扑相的稳定性,一般使用金属氧化物。
Perspective: Strongly correlated and topological states in [111] grown transition metal oxide thin films and heterostructures
我们强调了最近的进展,在[111]取向的过渡金属氧化物薄膜和异质结构,这是出了名的难以实现相比,他们的[001]取向的对应物的强关联和拓扑状态的理论,材料制造和实验表征。我们专注于两类复杂的氧化物,具有化学式ABO 3和A2 B2 O 7,其中B位点被具有局部矩的开壳过渡金属离子占据,A位点通常是稀土。由这些母体复合晶格衍生出的[111]取向准二维晶格可以表现出特殊的几何和对称性,即屈曲的蜂窝晶格,以及kagome和三角晶格。这些晶格基序形成了以奇异磁性、各种形式的轨道有序、拓扑绝缘体、拓扑半金属、量子反常霍尔绝缘体和量子自旋液体表示的突现强关联和拓扑态的基础。对于具有高原子序数的过渡金属离子,自旋-轨道耦合起着重要作用,并且可能在电子能带结构和磁激发光谱中产生额外的拓扑特征。我们通过阐述这一积极发展领域的开放挑战和机遇来结束展望。