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Prediction of orbital ordering in single-layered ruthenates

単層ルテニウム酸化物における軌道秩序の予言

堀田 貴嗣; Dagotto, E.*

Hotta, Takashi; Dagotto, E.*

単層ルテニウム酸化物の磁気的性質を理解するために、軌道自由度の果たす役割を議論する。Ca$$_2$$RuO$$_4$$の反強磁性相に対し、X線吸収の実験において、$$d_{rm xy}$$ 軌道には0.5個のホールが存在し、一方、$$d_{rm yz}$$及び$$d_{rm zx}$$ 軌道には1.5個のホールが含まれることが報告されている。このホール数分布は、単純な結晶場の議論からは理解できないが、クーロン相互作用と電子格子相互作用の協調によって生じる新しい軌道秩序構造によって説明される。加えて、ここで示される豊富な相図は、ルテニウム酸化物における大きな磁気抵抗効果の可能性を示唆し、新しい強磁性軌道秩序相の存在も予言する。

The key role of the orbital degree of freedom to understand the magnetic properties of layered ruthenates is here discussed. In the G-type antiferromagnetic (AFM) phase of Ca$$_2$$RuO$$_4$$, recent X-ray experiments reported the presence of 0.5 hole per site in the $$d_{rm xy}$$ orbital, while the $$d_{rm yz}$$ and $$d_{rm zx}$$ orbitals contain 1.5 holes. This unexpected $$t_{rm 2g}$$ hole distribution is explained by a novel state with orbital ordering (OO), stabilized by a combination of Coulomb interactions and lattice distortions. In addition, the rich phase diagram presented here suggests the possibility of large magnetoresistance effects, and predicts a new ferromagnetic OO phase in ruthenates.

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パーセンタイル:90.02

分野:Physics, Multidisciplinary

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