Forschung: Korrelationsbe­dingte Elektron-Loch-Asymmetrie in Quasi-zweidimensiona­len Iridaten

Das Iridat Sr₂IrO₄ ähnelt in magnetischer und kristallographischer Hinsicht dem Cuprat La₂CuO₄. Mit Ladungsträgern dotiert, wird das isolierende, antiferromagnetische Kupferoxid La₂CurO₄ zum Supraleiter mit einer relativ hohen Übergangstemperatur. Dies wirft die Frage auf, wie weit Sr₂IrO₄ von der Supraleitung entfernt ist, wenn es mit
Ladungsträgern dotiert ist. Der erste Schritt zum Verständnis dieses Themas ist eine Studie uber die Bewegung eines einzelnen Ladungsträgers der in die Struktur eingebracht wird. Unsere theoretische Studie zeigt, dass ein Elektron, das zu Sr₂IrO₄ hinzugefügt wird, ein Spin-Polaron bildet, ähnlich wie in Cupraten. Entfernt man ein Elektron - bringt also ein zusätzliches Loch ein - dann ist die Situation komplizierter. In diesem Fall entstehen komplexe Vielkörper-Konfgurationen mit Singlet- und Triplet  Charakter. Dieser Effekt ist auf die Anwesenheit von starker Spin-Orbit-Kopplung in Iridiumionen in Kombination mit elektronischen Korrelationseffekten zurückzuführen. Als Konsequenz daraus ist das berechnete Fotoemissionsspektrum von Sr₂IrO₄ (Abbildung) unterschiedlich von seinem inversen Fotoemissionsspektrum. Wir schließen daraus, dass, anders als bei den Cupraten, die elektronische Struktur der Elektronen- und Lochdotierten Iridate grundlegend unterschiedlich sind.

E. M. Pärschke, K. Wohlfeld, K. Foyevtsova, J. van den Brink,
Correlation induced electron-hole asymmetry in quasi- two-dimensional iridates
Nat. Commun. 8: 686 (2017)