Orbital reconstruction in nonpolar tetravalent transition-metal oxide layers

Publikation: Beitrag in FachzeitschriftForschungsartikelBeigetragenBegutachtung

Beitragende

  • Nikolay A. Bogdanov - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Vamshi M. Katukuri - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Judit Romhányi - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Viktor Yushankhai - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden, Joint Institute for Nuclear Research (Autor:in)
  • Vladislav Kataev - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Bernd Büchner - , Professur für Experimentelle Festkörperphysik (gB/IFW), Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Jeroen Van Den Brink - , Professur für Festkörpertheorie (gB/IFW), Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Liviu Hozoi - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)

Abstract

A promising route to tailoring the electronic properties of quantum materials and devices rests on the idea of orbital engineering in multilayered oxide heterostructures. Here we show that the interplay of interlayer charge imbalance and ligand distortions provides a knob for tuning the sequence of electronic levels even in intrinsically stacked oxides. We resolve in this regard the d-level structure of layered Sr2IrO4 by electron spin resonance. While canonical ligand-field theory predicts g-factors less than 2 for positive tetragonal distortions as present in Sr2IrO4, the experiment indicates g is greater than 2. This implies that the iridium d levels are inverted with respect to their normal ordering. State-of-the-art electronic-structure calculations confirm the level switching in Sr2IrO4, whereas we find them in Ba2IrO4 to be instead normally ordered. Given the nonpolar character of the metal-oxygen layers, our findings highlight the tetravalent transition-metal 214 oxides as ideal platforms to explore d-orbital reconstruction in the context of oxide electronics.

Details

OriginalspracheEnglisch
Aufsatznummer7306
FachzeitschriftNature communications
Jahrgang6
PublikationsstatusVeröffentlicht - 24 Juni 2015
Peer-Review-StatusJa