Theory of metallic double perovskites with spin-orbit coupling and strong correlations: Application to ferrimagnetic Ba<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:msub><mml:mrow/><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:math>FeReO<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:msub><mml:mrow/><mml:mn>6</mml:mn></mml:msub></mml:math>
Notice bibliographique
Résumé
We consider a model of the double perovskite Ba${}_{2}$FeReO${}_{6}$, a room-temperature ferrimagnet with correlated and spin-orbit-coupled Re $t$${}_{2g}$ electrons moving in the background of Fe moments stabilized by Hund's coupling. We show that for such $3d/5d$ double perovskites, strong correlations on the $5d$ element (Re) are essential in driving a half-metallic ground state. Incorporating both strong spin-orbit coupling and the Hubbard repulsion on Re leads to a band structure consistent with ab initio calculations. Using our model, we find a large spin polarization at the Fermi level and obtain a semiquantitative understanding of the saturation magnetization of Ba${}_{2}$FeReO${}_{6}$, as well as x-ray magnetic circular dichroism data indicating a significant orbital magnetization. Based on the orbital populations obtained in our theory, we predict a specific doping dependence to the tetragonal distortion accompanying ferrimagnetic order. Finally, the combination of a net magnetization and spin-orbit interactions is shown to induce Weyl nodes in the band structure, and we predict a significant intrinsic anomalous Hall effect in hole-doped Ba${}_{2}$FeReO${}_{6}$. The uncovered interplay of strong correlations and spin-orbit coupling lends partial support to our previous work, which used a local moment description to capture the spin-wave dispersion found in neutron scattering measurements. Our work is of interest in the broader context of understanding metallic double perovskites which are of fundamental importance and of possible relevance to spintronic applications.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,002 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,002 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,002 | 0,002 |
| Communication savante | 0,001 | 0,003 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,005 | 0,004 |
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