Nearest-neighbor Kitaev exchange blocked by charge order in electron-doped α-RuCl3

Publikation: Beitrag in FachzeitschriftForschungsartikelBeigetragenBegutachtung

Beitragende

  • A. Koitzsch - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Erstautor:in)
  • C. Habenicht - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • E. Müller - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • M. Knupfer - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • B. Büchner - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • S. Kretschmer - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) (Autor:in)
  • M. Richter - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden, Technische Universität Dresden (Autor:in)
  • J. Van Den Brink - , Dresden Center for Computational Materials Science (DCMS), Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • F. Börrnert - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden, Universität Ulm (Autor:in)
  • D. Nowak - , Technische Universität Dresden (Autor:in)
  • A. Isaeva - , Professur für Anorganische Chemie (II) (AC2) (Autor:in)
  • Thomas Doert - , Professur für Anorganische Chemie (II) (AC2) (Letztautor:in)

Abstract

A quantum spin liquid might be realized in α−RuCl3, a honeycomb-lattice magnetic material with substantial spin-orbit coupling. Moreover, α−RuCl3 is a Mott insulator, which implies the possibility that novel exotic phases occur upon doping. Here, we study the electronic structure of this material when intercalated with potassium by photoemission spectroscopy, electron energy loss spectroscopy, and density functional theory calculations. We obtain a stable stoichiometry at K0.5RuCl3. This gives rise to a peculiar charge disproportionation into formally Ru2+ (4d6) and Ru3+ (4d5). Every Ru 4d5 site with one hole in the t2g shell is surrounded by nearest neighbors of 4d6 character, where the t2g level is full and magnetically inert. Thus, each type of Ru site forms a triangular lattice, and nearest-neighbor interactions of the original honeycomb are blocked.

Details

OriginalspracheEnglisch
Aufsatznummer052001
Seitenumfang6
FachzeitschriftPhysical review materials
Jahrgang1
Ausgabenummer5
PublikationsstatusVeröffentlicht - 3 Okt. 2017
Peer-Review-StatusJa

Externe IDs

Scopus 85053423904
ORCID /0000-0001-7523-9313/work/142238606