The material $α$-RuCl$_3$, with a two-dimensional Ru-honeycomb sublattice, has attracted considerable attention because it may be a realization of the Kitaev quantum spin liquid (QSL). Recently, a new honeycomb material, $α$-RuI$_3$, was prepared under moderate high-pressure and it is stable under ambient conditions. However, different from $α$-RuCl$_3$, $α$-RuI$_3$ was reported to be a paramagnetic metal without long-range magnetic order down to $0.35$ K. Here, the structural and electronic properties of the quasi-two-dimensional $α$-RuI$_3$ are theoretically studied. First, based on first-principles density functional theory (DFT) calculations, the ABC stacking honeycomb-layer $R\overline{3}$ (No. 148) structure is found to be the most likely stacking order for $α$-RuI$_3$ along the $c$-axis. Furthermore, both $R\overline{3}$ and $P\overline{3}1c$ are dynamically stable because no imaginary frequency modes were obtained in the phononic dispersion spectrum. Moreover, the different physical behavior of $α$-RuI$_3$ compared to $α$-RuCl$_3$ can be understood naturally. The strong hybridization between Ru $4d$ and I $5p$ orbitals decreases the effective atomic Hubbard repulsion $U$, leading the electrons of RuI$_3$ to be less localized than in RuCl$_3$. As a consequence, the effective repulsion $U$ is reduced from Cl to I, leading to the metallic nature of $α$-RuI$_3$. Based on the DFT+$U$ ($U_{\rm eff} = 2$ eV), plus spin-orbital coupling (SOC), we obtained a spin-orbit Mott insulating behavior for $α$-RuCl$_3$ and, by the same procedure, a metallic behavior for $α$-RuI$_3$, in good agreement with experimental results. Furthermore, when introducing a large (unrealistic) $U_{\rm eff} = 6$ eV, the spin-orbit Mott gap opens in $α$-RuI$_3$ as well, supporting the physical picture we are proposing.
Crystal structure stability and electronic properties of layered nickelate La$_4$Ni$_3$O$_{10}$
采用量子力学方法,在密度泛函理论的框架下研究了三层结构的镍酸盐$_4$ $_3$ O $_{10}$的晶体结构和电子性质.我们发现,在低温下,$_4$ $_3$ O $_{10}$经历了一个迄今未见报道的结构相变,转变为一个新的单斜$P2_1/a$相.该相的电子性质与H. Li \emph{et al} .,Nat. Commun. \textbf{8},704(2017),并应在重点解释观察到的$\sim$ 140\,K金属-金属相变的模型中予以考虑。
Effects of Crystalline Electronic Field and Onsite Interorbital Interaction in Yb-based Quasicrystal and Approximant Crystal
为了深入了解最近在准晶体Yb $_{15}$ Al $_{34}$ Au $_{51}$和近似晶体(AC)Yb $_{14}$ Al $_{35}$ Au $_{51}$中发现的一种新的量子临界现象,我们讨论了在AC中Yb处的晶体电场(CEF)的性质,并表明由于Al/Au混合位的存在,在每个Yb位上会出现不均匀的CEF能级.然后通过在Yb的4f和5d轨道之间引入库仑排斥,构造了AC上电子态的极小模型。基态的数值计算表明,Yb价态的晶格常数依赖性很好地解释了最近通过在准晶和AC中Al和Au元素的系统替代所做的测量,其中准晶Yb $_{15}$ Al $_{34}$ Au $_{51}$正好位于Yb价态开始剧烈变化的点处。我们的计算令人信服地表明,这确实是证据,该材料是位于量子临界点的Yb-价跃迁。
X-ray scattering study of pyrochlore iridates: crystal structure, electronic and magnetic excitations
利用共振弹性X射线散射、X射线粉末衍射和共振非弹性X射线散射(RIXS)研究了焦绿石铱酸盐Eu 2 Ir 2 O 7和Pr 2 Ir 2 O 7的结构、电子和磁性。Eu 2 Ir 2 O 7的结构参数已被检查作为温度和施加的压力的函数,特别强调的电子和磁相变已被报道的相图的区域。我们没有发现任何证据的晶体对称性的变化范围内的温度(~6至300 K)和压力(~0.1至17 GPa)的研究。我们还研究了电子和磁激发的Eu_2Ir_2O_7和Pr_2Ir_2O_7单晶样品使用高分辨率Ir L_3边RIXS。尽管有非常不同的基态性质,我们发现这些材料表现出定性相似的激发光谱,与晶体场激发在~3-5 eV,自旋轨道激发在~0.5-1 eV,和广泛的低激发低于~0.15 eV。在Eu 2 Ir 2 O 7中,我们观察到高阻尼的磁激发在~45 meV,这显示出显着的动量依赖性。我们比较这些结果与最近的动力学结构因子计算。
Crystal growth and electronic properties of a 3D Rashba material, BiTeI, with adjusted carrier concentrations
3D Rashba材料可以成为自旋相关新现象的主要参与者,从金属极端(非常规超导性)到传输中间体(自旋霍尔效应)再到新的绝缘变体(3D拓扑绝缘态)。作为这种3D Rashba材料的基础和应用研究的重要支柱,这项研究建立了候选化合物BiTeI的相当大的单晶的生长,并调整了载流子浓度。采用三种技术(标准垂直布里奇曼、改进的水平布里奇曼和蒸气传输),并通过所选技术成功地生长了具有从金属到绝缘的根本不同的电子状态的BiTeI晶体(> 1 * 1 * 0.2 mm 3)。通过相对论第一性原理计算,得到了BiTeI晶体中载流子浓度的三维Rashba电子态,包括费米面拓扑.
Metallic ground state and glassy transport in single crystalline URh$_2$Ge$_2$: Enhancement of disorder effects in a strongly correlated electron system
本文详细研究了中等无序重费米子系统URh $_2$ Ge $_2$的电子输运性质。对于这种材料,我们发现在一个单一的晶体化合物的玻璃态电子输运。我们推导出的电导率的温度依赖性,并建立通过光学电导率和霍尔效应测量的金属性。电子输运性质的整体行为非常类似于金属玻璃,在低温下额外的轻微自旋无序的贡献。我们认为,这种玻璃态的电子行为在晶体化合物中反映了增强的无序效应的结果,强的电子相关。
Nanyang Technological University(南洋理工大学);Sun Yat-Sen University (Zhuhai Campus)(中山大学(珠海校区));Nanjing University of Aeronautics and Astronautics(南京航空航天大学);École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)(洛桑联邦理工学院);National Institute for Materials Science(物质材料研究机构);University of Science and Technology of China(中国科学技术大学);Sun Yat-Sen University (Guangzhou Campus)(中山大学(广州校区))
Novel electronic structure induced by a highly strained oxide interface with incommensurate crystal fields
用角分辨光电子能谱研究了错配氧化物Bi $_{2}$ Ba $_{1.3}$ K $_{0.6}$ Co $_{2.1}$ O $_{y}$,它由岩盐结构的[Bi O/BaO]层和六方CoO $_{2}$层交替组成.首次揭示了这种高应变氧化物界面的详细电子结构。我们发现,在两个无公度的晶场作用下,电子被限制在界面的两侧,并从另一侧受到晶场的umklapp散射。此外,岩盐层上的高应变提高了其化学势,并诱导大的电荷转移到CoO $_{2}$层。此外,还发现了一种新的界面效应,即界面上电子-声子相互作用的增强。这些电子性质的发现为设计未来的功能氧化物界面奠定了基础。
Crystal and electronic structure of the room temperature organometallic ferrimagnet V(TCNE)$_2$. Analysis of numerical DoS and magnetic properties as related to orbital and spin-Hamiltonian models
Combined single crystal polarized XAFS and XRD at high pressure: probing the interplay between lattice distortions and electronic order at multiple length scales in high $T_c$ cuprates
一些最奇特的材料特性来自于具有短相关长度(~10-500 μ m)的电子态,这表明局部结构对称性可能在它们的行为中起着相关的作用。在这里,我们讨论了在高压下结合使用偏振x射线吸收精细结构和x射线衍射作为一种强大的方法来调整和探测在多个长度尺度的结构和电子订单。除了解决一些与这些实验相关的技术挑战,我们说明了这种方法与铜氧化物La $_{1.875}$ Ba $_{0.125}$ CuO $_4$,其中电子顺序的压力的响应只能通过探测在相关的长度尺度的结构中获得的结果。
Anisotropic superconductivity and unusually robust electronic critical field in single crystal La$_{7}$Ir$_{3}$
报道了多晶La $_{7}$ Ir $_{3}$显示超导性破坏时间反演对称性,同时也具有各向同性的$s$ -波隙。这种非中心对称超导体的单晶对于理解该系统中电子配对机制的性质是非常必要的。本文报道了用提拉法生长La $_{7}$ Ir $_{3}$高质量单晶。利用X射线、磁化强度、电阻率和热容测量研究了这些大晶体的结构和超导性质。我们观察到一个明确的各向异性,在较低和较高的临界磁场施加平行和垂直于六角$c$轴的磁场。我们还报告了一个强大的电子临界场的存在下,偏离从热容量,这是表面超导性的标志来自上临界场。