Antiferromagnetism driven charge density wave in infinite-layer NdNiO2 nickelates

反铁磁性 凝聚态物理 费米面 订单(交换) 超级交换 配对 联轴节(管道) 物理 超导电性 结晶学 材料科学 化学 财务 经济 冶金
作者
Chen Zhang,Xuefen Cai,Caixin Zhang,Su‐Huai Wei,Hui‐Xiong Deng
出处
期刊:Physical review [American Physical Society]
卷期号:109 (4) 被引量:1
标识
DOI:10.1103/physrevb.109.045114
摘要

One of the central issues concerning unconventional superconductivity is the nature of the charge-density-wave (CDW) order and its implication for the pairing mechanism. Recently, a CDW order has been discovered in undoped infinite-layer ${\mathrm{NdNiO}}_{2}$ nickelates, which cannot be explained by popular Fermi-surface-based mechanisms (such as Fermi surface nesting or strong electron-phonon coupling) due to the observed insulating behavior. In this paper, we investigate the CDW order in undoped ${\mathrm{NdNiO}}_{2}$ using first-principles calculations. We find that the CDW order formation is independent of the Fermi surface but is strongly correlated with the intrinsic antiferromagnetic (AFM) order. We propose a CDW mechanism based on enhancement of AFM coupling induced by symmetry reduction. We demonstrate that with the loss of fourfold rotational symmetry, the $\mathrm{Ni}\text{\ensuremath{-}}3{d}_{{x}^{2}\ensuremath{-}{y}^{2}}$ and $\mathrm{Nd}\text{\ensuremath{-}}5{d}_{{z}^{2}}$ bonding establishes a Ni-Nd-Ni AFM superexchange channel. The AFM coupling between two adjacent Ni atoms in the same Ni-O plane is enhanced in the lower-symmetry CDW structure, making the CDW order energetically favorable and stabilized when the in-plane checkerboard AFM order is presented. Our findings suggest that AFM and lattice are strongly coupled in ${\mathrm{NdNiO}}_{2}$ nickelates, which provides inspiration for the origin of CDW order in other strongly correlated systems and for the elucidation of the mysterious pairing mechanism.

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