Perekhod izolyator–kvazi-metall v nikelatakh RNi3 za predelami modeli Khabbarda i teorii funktsionala plotnosti

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Переход изолятор–квази-металл, наблюдаемый в ян-теллеровских (JT) магнетиках ортоникелатах RNiO3 (R = редкие земли или иттрий Y), считается каноническим примером перехода Мотта, традиционно описываемого в рамках U–t-модели Хаббарда и теории функционала плотности. Однако на самом деле реальная диэлектрическая фаза никелатов является результатом зарядового диспропорционирования (CD) с образованием системы спин-триплетных (S = 1) электронных [NiO6]10− и бесспиновых (S = 0) дырочных [NiO6]8−-центров, эквивалентной системе эффективных спин-триплетных композитных бозонов в немагнитной решетке. Учитывая только зарядовую степень свободы, мы развиваем новую минимальную U–V –tb-модель для никелатов, используя модель зарядовых триплетов с псевдоспиновым формализмом и приближением эффективного поля. Показано существование двух типов CD-фаз, высокотемпературной классической CO-фазы с G-типом зарядового упорядочения электронных и дырочных центров и низкотемпературной квантовой CDq-фазы с переносом зарядовой и спиновой плотности между электронными и дырочными центрами, неопределенным значением валентности и спина для центров NiO6. Фазовая T-R диаграмма модели воспроизводит основные черты экспериментальной фазовой диаграммы для ряда RNiO3.

About the authors

A. S Moskvin

Email: alexander.moskvin@urfu.ru

References

  1. M. L. Medarde, J. Phys.: Condens. Matter 9, 1679 (1997).
  2. S. Catalano, M. Gibert, J. Fowlie, J. ´Iniguez, J.-M. Triscone, and J. Kreisel, Rep. Prog. Phys. 81, 046501 (2018).
  3. D. J. Gawryluk, Y. M. Klein, T. Shang, D. Sheptyakov, L. Keller, N. Casati, Ph. Lacorre, M. T. Fernandez-D´ıaz, J. Rodr´ıguez-Carvajal, and M. Medarde, Phys. Rev. B 100, 205137 (2019).
  4. D. Khomskii, Transition Metal Compounds, Cambridge University Press, Cambridge (2014).
  5. A. S. Moskvin, J. Phys.: Condens. Matter, 25, 085601 (2013).
  6. A. Moskvin, Magnetochemistry, 9, 224 (2023).
  7. А. С. Москвин, ЖЭТФ 167, 412 (2025).
  8. A. S. Moskvin, Opt. Spectrosc. 121(4), 467 (2016).
  9. I. Leonov, N. Binggeli, Dm. Korotin, V. I. Anisimov, N. Stojic, and D. Vollhardt, Phys. Rev. Lett. 101, 096405 (2008).
  10. E. Pavarini, E. Koch, A. I. Lichtenstein, Phys. Rev. Lett. 101, 266405 (2008).
  11. M. Imada, A. Fujimori, and Y. Tokura, Rev. Mod. Phys. 70, 1039 (1998).
  12. N. F. Mott, Rev. Mod. Phys. 40, 677 (1968).
  13. A. Subedi, O. E. Peil, and A. Georges, Phys. Rev. B 91, 075128 (2015).
  14. Y. Lu, Z. Zhong, M. W. Haverkort, and P. Hansmann, Phys. Rev. B 95, 195117 (2017).
  15. H. Park, A. J. Millis, and C. A. Marianetti, Phys. Rev. Lett. 109, 156402 (2012).
  16. J. Varignon, M. N. Grisolia, J. ´Iniguez, A. Barth´el´emy, and M. Bibes, npj Quantum Mater. 2, 21 (2017).
  17. G. G. Guzm´an-Verri, R. T. Brierley, and P. B. Littlewood, Nature 576, 429 (2019).
  18. O. E. Peil, A. Hampel, C. Ederer, and A. Georges, Phys. Rev. B 99, 245127 (2019).
  19. A. B. Georgescu and A. J. Millis, Commun. Phys. 5, 135 (2022).
  20. H. Katayama-Yoshida, K. Kusakabe, H. Kizaki, and A. Nakanishi, Appl. Phys. Express 1, 081703 (2008).
  21. T. Ivanova, V. Petrashen, N. Chezhina and Y. Yablokov, Phys. Solid State 44 1468 (2002).
  22. M. N. Sanz-Ortiz, F.O Rodr´ıguez, J. Rodr´ıguez, and G. Demazeau, J. Phys.: Condens. Matter, 23, 415501 (2011).
  23. V. Scagnoli, U. Staub, A.M. Mulders, M. Janousch, G. I. Meijer, G. Hammerl, J. M. Tonnerre, and N. Stojic, Phys. Rev. B 73, 100409(R) (2006).
  24. A. S. Moskvin, Physica B 252, 186 (1998).
  25. I. I. Mazin, D. I. Khomskii, R. Lengsdor, J. A. Alonso, W. G. Marshall, R. M. Ibberson, A. Podlesnyak, M. J. Mart´inez-Lope, and M. M. Abd-Elmeguid, Phys. Rev. Lett. 98, 176406 (2007).
  26. A. S. Moskvin, Low Temp. Phys. 33, 234 (2007).
  27. A. S. Moskvin, Phys. Rev. B 79, 115102 (2009).
  28. A. S. Moskvin, Phys. Rev. B 84, 075116 (2011).
  29. S. Johnston, A. Mukherjee, I. Elfimov, M. Berciu, and G. A. Sawatzky, Phys. Rev. Lett. 112, 106404 (2014).
  30. M. Medarde, C. Dallera, M. Grioni, B. Delley, F. Vernay, J. M´esot, M. Sikora, J. A. Alonso, M. J. Mart´ınez-Lope, Phys. Rev. B 80, 245105 (2009).
  31. T. M. Rice and L. Sneddon, Phys. Rev. Lett. 47, 689 (1981).
  32. A. Moskvin and Y. Panov, Condens. Matter, 6, 24 (2021).
  33. A. S. Moskvin and Yu. D. Panov, JMMM 550, 169004 (2022).
  34. R. Micnas, J. Ranninger, and S. Robaszkiewicz, Rev. Mod. Phys. 62, 113 (1990).
  35. C. Zener, Phys. Rev. 82, 403 (1951).
  36. P. W. Anderson and H. Hasegawa, Phys. Rev. 100, 675 (1955).
  37. P. G. de Gennes, Phys. Rev. 118, 141 (1960).
  38. E. M¨uller-Hartmann and E. Dagotto, Phys. Rev. B 54, R6819 (1996).
  39. A. Moskvin, Magnetochemistry, 7, 111 (2021).
  40. A. S. Moskvin, JETP 132, 517 (2021).
  41. Y. M. Klein, M. Kozlowski, A. Linden, P. Lacorre, and M. Medarde, Cryst. Growth Des. 21, 4230 (2021).
  42. H. Sun, M. Huo, X. Hu J. Li, Z. Liu, Y. Han, L. Tang, Z. Mao, P. Yang, B. Wang, J. Cheng, D.-X. Yao, G.-M. Zhang, and M. Wang, Nature 621, 493 (2023).
  43. J. Ruppen, J. Teyssier, O. E. Peil, S. Catalano, M. Gibert, J. Mravlje, J. Triscone, A. Georges, and D. van der Marel, Phys. Rev. B 92, 155145 (2015).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Российская академия наук

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).