最近,中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室(筹)极端条件物理实验室EX6组研究员程金光在前期研究工作的基础上,指导研究生崔琦、蔡云麒和焦媛媛等,利用高压高温合成了一系列Sn掺杂的SrIrO3钙钛矿,通过与美国和日本多个实验和理论课题组合作,并利用美国橡树岭国家实验室的变温中子粉末衍射和阿贡国家实验室的同步辐射光源等大科学装置,证实在具有强自旋-轨道耦合的SrIr1-xSnxO3钙钛矿体系中可能实现了Slater绝缘体。

  如前所述,在以3d过渡族金属氧化物为代表的强关联电子体系中,Mott相变是造成这些窄能带体系发生MIT的最常见机制。由于5d过渡族金属氧化物中的电子关联能U显著降低,预期应该具有金属特性。然而,实验上却常常观察到反铁磁绝缘体基态,最典型的是铱氧化物体系Sr2IrO4。最近的研究揭示出其绝缘基态是由于这些重元素内禀的强自旋-轨道耦合(SOC)效应造成5t2g能带发生重构,形成有效Jeff = 3/2和Jeff =1/2两个子能带,从而有效地降低了能带宽度W,即使较弱的电子关联能U也可以打开Hubbard带隙,如图2所示。这种由强自旋-轨道耦合和电子关联能共同作用造成的绝缘基态称为SOC-Mott绝缘体。因此,5d铱氧化物体系也成为近年来的研究热点。