Влияние электрон-электронного взаимодействия и легирования дырками на электронную структуру слоистых сверхпроводящих никелатов RNiO2

И.В. Леонов

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН, г. Екатеринбург

 

В рамках метода DFT+DMFT описано влияние эффекта кулоновских корреляций, допирования и деформации решетки на электронную структуру, обменные взаимодействия и магнитные свойства слоистых никелатов RNiO2 (R- редкоземельный ион). Продемонстрирована существенная орбитально-зависимая локализация Ni eg состояний, с перенормировкой m*/m~3 и 1.3 для Ni x2-y2 и z2 состояний (для Sr x=0). При замещении R3+/Sr2+, в области Sr x~0.2 в системе происходит переход Лифшица, сопровождающийся изменением вектора магнитных корреляций с 3D G-типа (111) на 2D С-тип (110). Показана фрустрация магнитных моментов для Sr x~0.2, что соотносится с областью формирования сверхпроводимости, Sr x~0.15. Полученные результаты демонстрируют критическую важность планарных спиновых флуктуаций для объяснения сверхпроводимости в RNiO2. Показано, что сжатие в плоскости ab приводит к увеличению ширины Ni x2-y2 зоны и, как следствие, делокализации x2-y2 состояний. Как результат, это приводит к подавлению магнитного упорядочения С-типа для Sr x>0.3. Предложена 2-х зонная Ni x2-y2 и z2 модель допированного диэлектрика Мотта. Показана аномальная чувствительность свойств системы к выбору величины обменного взаимодействия Хунда, J, и к изменению параметров кристаллической структуры.

 

Рис. 1. Кристаллическая структура серии соединений слоистых никелатов RNiO2 (Левая панель). k-разрешенная спектральная функция (Nd,Sr)NiO2 в парамагнитном состоянии в зависимости от величины допирования Sr x, вычисленная в DFT+DMFT для T = 290 K (Правая панель).

 

  1. Effect of lattice strain on the electronic structure and magnetic correlations in infinite-layer (Nd,Sr)NiO2 / I. Leonov // Journal of Alloys and Compounds. — 2021. — V. 883. — P. 160888—160896.
  2. Exchange interactions and sensitivity of the Ni two-hole spin state to Hund's coupling in doped NdNiO2 / X. Wan, V. Ivanov, G. Resta, I. Leonov, and S. Y. Savrasov // Physical Review B.—2021.—V.103.—P. 75123—75131.

 

1.3.2. Физика конденсированных сред и физическое материаловедение. Работа выполнена в рамках темы государственного задания ИФМ УрО РАН Рег.№АААА-А18-118020190098-5. Шифр «Электрон».