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Magnetic order driven by orbital ordering in the semiconducting KFe1.5Se2

Frontiers of physics 2016年第2期11卷 75-81页

作者： Qing Jiang Dao-Xin Yao State Key Laboratory of Optoelectranic Materials and Technologies School of Physics and Engineering Sun Yat-sen University Guangzhou 5102~5 China

The two-orbital Hubbard model is studied numerically by using the Hartree-Fock approximation in both real space and momentum space, and the ground-state properties of the alkali metal iron selenide semiconducting KFel.5Se2 are investigated. A rhombus-type Fe vacancy order with stripe- type antiferromagnetic （AFM） order is found, as was observed in neutron scattering experiments [J. Zhao, et al., Phys. Rev. Lett. 109, 267003 （2012）]. Hopping parameters are obtained by fitting the experimentally observed stripe AFM phase in real space. These hopping parameters are then used to study the ground-state properties of the semiconductor in momentum space. It is found to be a strongly correlated system with a large on-site Coulomb repulsion U, similar to the AFM Mort insulator -- the parent compound of copper oxide superconductors. We also find that the electronic occupation numbers and magnetizations in the dxz and dyz orbitals become different simultaneously when U 〉 Uc （～3.4 eV）, indicating orbital ordering. These results imply that the rotational symmetry between the two orbitals is broken by orbital ordering and thus drives the strong anisotropy of the magnetic coupling that has been observed by experiments and that the stripe-type AFM order in this compound may be caused by orbital ordering together with the observed large anisotropy.

关键词： iron-based superconductor twoporbital model stripe AFM phase rhombus Fe vacancy order orbital ordering

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