Antiferromagnetic Excitonic Insulator

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The effective the two-band Hamiltonian is obtained for iridium oxides with account for strong electron correlations (SEC) and the spin–orbit interaction. The intraatomic electron correlations in iridium ions induce the formation of Hubbard fermions (HF) filling the states in the valence band. Another consequence of SEC is associated with the emergence of the antiferromagnetic (AFM) exchange interaction between HF in accordance with the Anderson mechanism. As a result, a long-range antiferromagnetic order is established in the system, and in the conditions of band overlapping, the intersite Coulomb interaction induces a phase transition to the excitonic insulator (EI) state with a long-range AFM order. The system of integral self-consistent equations, the solution to which determines the excitonic order parameter components Δi, j(k), sublattice magnetization M, Hubbard fermion concentration nd, and chemical potential μ, is obtained using the atomic representation, the method of two-time temperature Green’s functions, and the Zwanzig–Mori projection technique. The symmetry classification of AFM EI phases is performed, and it is shown that in the nearest neighbor approximation, state Δi, j(k) with the s-type symmetry corresponds to the ground state, while the phases with the d- and p-symmetries are metastable.

About the authors

V. V Val'kov

Kirensky Institute of Physics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: vvv@iph.krasn.ru
660036, Krasnoyarsk, Russia

References

  1. А. С. Боровик-Романов, Антиферромагнетизм, в книге Антиферромагнетизм и ферриты, изд-во АН СССР (1962), стр. 5.
  2. A. V. Chubukov, S. Sachdev, and J. Ye, Phys. Rev. B 49, 11919 (1994).
  3. D. H. Lee, J. D. Joannopoulos, J. W. Negele et al, Phys. Rev. Lett. 433A, 52 (1984).
  4. H. Kawamura, S. Miyashita, J. W. Negele et al, Phys. Rev. Lett. 54, 453952 (1985).
  5. A. V. Chubukov and D. I. Golosov, J. Phys.: Condens. Mat. 3, 69 (1991).
  6. А. И. Смирнов, УФН 186, 633 (2016).
  7. Л. Е. Свистов, А. И. Смирнов, Л. А. Прозорова и др., Письма в ЖЭТФ 80, 231 (2004).
  8. Л. Е. Свистов, Л. А. Прозорова, А. М. Фарутин и др., ЖЭТФ 135, 1151 (2009).
  9. Л. В. Келдыш, Ю. В. Копаев, ФТТ 6, 2791 (1964).
  10. А. Н. Козлов, Л. А. Максимов, ЖЭТФ 48, 1184 (1965).
  11. J. de Cloiseaux, J. Phys. Chem. Solids 26, 259 (1965).
  12. Y. Lu, H. Kono, T. Larkin, A. Rost, T. Takayama, A. Boris, B. Keimer, and H. Takagi, Nat.Commun. 8, 14408 (2017).
  13. Н. И. Куликов, В. В. Тугушев, УФН 144, 643 (1984).
  14. D. G. Mazzone, Y. Shen, H. Suwn et al, Nature Commun. 26, 259 (2022).
  15. M. Z. Hasan and C. L. Kane, Rev. Mod. Phys. 82, 3045 (2010).
  16. X. L. Qi and S. C. Zhang, Rev. Mod. Phys. 83, 1057 (2011).
  17. L. Balents, Nature (London) 464, 199 (2010).
  18. В. В. Вальков, Письма в ЖЭТФ 111, 772 (2020).
  19. B. J. Kim, Hosub Jin, S. J. Moon et al, Phys. Rev. Lett. 101, 076402 (2008).
  20. J.-M. Carter, V. Vijay Shankar, and Hae-Young Kee, Phys. Rev. B 86, 035111 (2013).
  21. R. Scha er, Eric Kin-Ho Lee, Bohm-Jung Yang et al, Rep. Prog. Phys. 79, 094594 (2016).
  22. S. Bhowal and I. Dasgupta, J. Phys.: Condens. Matter, 33, 453001 (2021).
  23. V. J. Emery, Phys. Rev. Lett. 58, 2794 (1987).
  24. J. Hubbard, Proc. Roy. Soc. A 283, 242 (1963).
  25. Ю.А. Изюмов, УФН 161, 1 (1991).
  26. Ю.А. Изюмов, УФН 165, 403 (1995).
  27. Ю.А. Изюмов, УФН 167, 465 (1997).
  28. Н.Н. Боголюбов, Изв. АН СССР, Сер. физ. VI, №1, 77 (1947).
  29. Д. Н. Зубарев, Неравновесная статистическая термодинамика, Наука, Москва (1971).
  30. С. В. Тябликов, Методы квантовой теории магнетизма, Наука, Москва (1965)
  31. J. Hubbard, Proc. Roy. Soc. A 285, 542 (1965).
  32. F. Dyson, Phys. Rev. 102, 1217, 1230 (1956).
  33. Р.О. Зайцев, ЖЭТФ 68, 207 (1975).
  34. Р.О. Зайцев, ЖЭТФ 70, 1100 (1976).
  35. R. Zwanzig, Phys. Rev. 124, 983 (1961).
  36. H. Mori, Prog. Theor. Phys. 33, 423 (1965).
  37. M. M. Otrokov, I. I. Klimovskikh, H. Bentmann et al., Nature 576, 416 (2019); arXiv:1809.07389 (2018).
  38. D. Zhang, M. Shi, T. Zhu et al., Phys. Rev. Lett. 122, 206401 (2019).
  39. Y. Gong, J. Guo, J. Li et al., Chin. Phys. Lett. 36, 076801 (2019).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».