Роль наклона и вращения октаэдров в перовскитах RMnO3 (R = La–Ho): орбитальная картина

Наклон и вращение октаэдров, т.е. искажение типа GdFeO3, в перовскитах RMnO3 (R = редкоземельный элемент) исследуются в отношении искажения Ян-Теллера в рамках единой орбитальной картины. Эволюция орбитального упорядочения и магнитных свойств при замене редкоземельного иона R в перовскитах RMnO3 анализируется с помощью эффективного гамильтониана, основанного на конкуренции электроно-электронных и электроно-решеточных взаимодействий, в подходе кластерного самосогласованного поля. Чётко показано, что искажение типа GdFeO3 увеличивает величину искажения Ян‑Теллера и подавляет ферромагнитную связь в ab-плоскости из-за ослабления супераксиционного взаимодействия при отклонении угла Mn–O–Mn от 180°, что хорошо согласуется с экспериментами. Как структурные, так и магнитные свойства можно последовательно объяснить с орбитальной точки зрения. Более того, наша модель воспроизводит экспериментальные тенденции, включая как искажение Ян‑Теллера, так и магнитные связи в RMnO3 при учёте совокупных эффектов искажения типа GdFeO3. Наши результаты не только проливают новый свет на взаимодействие различных степеней свободы, но и выявляют механизм стабилизации кристаллической структуры в перовскитах.