Iridium oxides (iridates) provide a good platform to study the delicate interplay between spin-orbit coupling (SOC) interactions, electron correlation effects, Hund's coupling and lattice degree of freedom. However, overwhelming investigations primarily focus on tetravalent (Ir4+, 5d5) and pentavalent (Ir5+, 5d4) iridates, far less attention has been paid to iridates with other valence states. Here, we pay our attention to a less-explored trivalent (Ir3+, 5d6) iridates, K0.75Na0.25IrO2, crystalizing in a triangular lattice with edge-sharing IrO6 octahedra and alkali metal ions intercalated [IrO2]- layers. We theoretically determine the preferred occupied positions of the alkali metal ions from energetic viewpoints and reproduce the experimentally observed semiconducting behavior and nonmagnetic (NM) properties. The SOC interactions play a critical role in the band dispersion, resulting in NM Jeff = 0 states. More intriguingly, our electronic structure not only uncovers the presence of in-gap states and explains the abnormal low activation energy in K0.75Na0.25IrO2, but also predicts the band edge can be effectively modulated by mechanical strain. Especially, the in-gap states feature with enhanced band-convergence characteristics by 6% compressive strain, which will greatly enhance the electrical conductivity of K0.75Na0.25IrO2. Present work sheds new lights on the unconventional electronic structures of the trivalent iridates, indicating its promising application as nanoelectronic and thermoelectric material.
Affordable Five-Orbital Dynamical Mean-Field Theory for Layered Iridates and Rhodates
Laboratoire de Chimie et Physique Quantiques, Université de Toulouse(图卢兹大学量子化学与物理实验室);Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie, Sorbonne Université(索邦大学矿物学、材料物理与宇宙化学研究所)
Spin correlated electronic state on the surface of a spin-orbit Mott system (Layered Iridates)
二维电子系统的新相是由新的表面或界面修饰的电子结构引起的,在材料科学中引起了极大的兴趣。我们利用光电子能谱表明,近表面的电子结构的体绝缘铱酸盐Sr $_3$ Ir $_2$ O $_7$位于附近的金属-莫特绝缘体过渡表现出弱的金属性表示有限的电子光谱重量在费米能级。表面电子表现出独特的自旋结构,由自旋轨道,库仑相互作用和表面量子磁性的相互作用,不同于拓扑绝缘体状态。我们的研究结果表明,一个新的准二维相互作用电子表面基态的实验实现,打开了大门,奇异的量子纠缠和输运现象的铱基氧化物器件。
Emergence of spinons in layered trimer iridate Ba4Ir3O10
自旋子是一维反铁磁链的基元激发,但如何在更高维度上实现自旋子是人们研究的热点。在这里,我们使用共振X射线散射研究层状三聚体铱酸盐Ba 4 Ir 3 O 10,它显示没有磁序低至0.2 K。一个新兴的一维自旋连续体被观察到,可以很好地描述为XXZ自旋-1/2链的磁交换~55 meV和一个小的Ising类各向异性。与2%的等价Sr掺杂,磁序出现低于TN=130 K,随着尖锐的激发,表明自旋子变得更加局限于(Ba 1-xSrx)4 Ir 3 O 10。我们建议,受挫的三聚体内的相互作用有效地减少系统到解耦的自旋链,微妙的平衡,可以很容易地通过扰动,如化学掺杂倾斜。我们的结果将Ba_4 Ir_3 O_(10)置于一维链和二维量子自旋液体的情形之间,为抑制磁序和实现分数自旋子提供了新的途径.
Tuning Jeff = 1/2 Insulating State via Electron Doping and Pressure in Double-Layered Iridate Sr3Ir2O7
Sr_3Ir_2O_7具有一种新颖的Jeff=1/2绝缘态,其特征在于由于自旋-轨道相互作用而在Jeff=1/2和3/2带之间分裂。我们报告的金属-绝缘体转变Sr 3 Ir 2 O 7通过稀电子掺杂(La 3+的Sr 2+)或应用的高压高达35 GPa。我们对Sr_3Ir_2O_7单晶和(Sr_(1-x)Lax)_3 Ir_2 O_7揭示了在临界压力PC = 13.2GPa下,施加高静水压力P导致电阻率急剧减小多达六个数量级,表明间隙闭合;但进一步增加P到35 GPa在低温下不产生完全的金属态,这可能是由于键角θ的窄分布引起的局部化的结果。与此相反,轻微掺杂的La 3+离子的Sr 2+离子在Sr 3 Ir 2 O 7容易诱导一个强大的金属状态的电阻率在低温下,磁有序温度显着抑制,但仍然有限的(Sr0.95La0.05)3 Ir 2 O 7的金属状态发生。结果进行了讨论与Sr 2 IrO 4,杰夫= 1/2绝缘体的原型绘制的比较。
Resonant inelastic x-ray scattering in layered trimer iridate Ba4Ir3 O10 : the density functional approach
G. V. Kurdyumov Institute for Metal Physics of the N.A.S. of Ukraine(乌克兰国家科学院 G.V.库尔久莫夫金属物理研究所);Max-Planck-Institute for Solid State Research(马克斯·普朗克固体研究所)
Almost pure $J_{\mathrm{eff}} = 1/2$ Mott state of In$_2$Ir$_2$O$_7$ in the limit of reduced inter-site hopping
铱酸烧绿石In $_2$ Ir $_2$ O $_7$是一种强$J_{\mathrm{eff}} = 1/2$莫特绝缘体,具有受抑磁性。尽管三角晶场很大,但与其他烧绿石铱酸盐A $_2$ Ir $_2$ O $_7$(A:三价阳离子)相比,观察到$J_{\mathrm{eff}} = 1/2$带中$J_{\mathrm{eff}} = 3/2$组分的少量混合物和$J_{\mathrm{eff}} = 3/2$带的少量分裂。我们认为,减少之间的$J_{\mathrm{eff}} = 1/2$和$J_{\mathrm{eff}} = 3/2$流形的站点跳跃起着主导作用,在不同的行为中的In $_2$ Ir $_2$ O $_7$相比,其他A $_2$ Ir $_2$ O $_7$。在自旋-轨道纠缠$J_{\mathrm{eff}} = 1/2$莫特绝缘体的局域物理中,不应忽略格点间跳跃的影响。
Imaging the evolution of metallic states in a spin-orbit interaction driven correlated iridate
Ruddlesden-Popper(RP)系列的虹彩酸盐(Srn+1 IrnO 3 n +1)最近受到了广泛关注,这是由于自旋-轨道(SO)驱动的能带分裂和库仑相互作用的协同作用所产生的涌现物理的预期[1-3]。然而,关于相关性在电荷间隙形成中的作用的持续争论以及缺乏对掺杂对低能电子结构的影响的理解阻碍了实现许多预测状态的实验进展[4-8],包括可能的高Tc超导性[7,9]。使用扫描隧道光谱,我们映射出的n=2 RP成员,Sr 3 Ir 2 O 7(Ir 327)的空间分辨态密度。我们发现,Ir 327的母体化合物,认为只存在作为一个弱相关的带绝缘体,实际上具有大量的~ 130 meV的电荷激发间隙驱动的结构,SO耦合和相关性之间的相互作用。在区分内的非均匀纹理电子结构的固有电子字符的一个关键组成部分是我们的识别的签名失踪的顶端氧缺陷,这在许多层状氧化物中发挥了关键作用。我们的测量结合从计算的见解揭示了顶端氧空位转移光谱重量从较高的能量的间隙能量,从而揭示了一个路径,以获得金属的电子状态从父母绝缘状态的虹膜。
Pressure tuning of structure, magnetic frustration and carrier conduction in Kitaev spin liquid candidate Cu$_2$IrO$_3$: X-ray, Raman, magnetic susceptibility, resistivity and first-principles analysis