Direct observation of kink evolution due to Hund's coupling on approach to metal-insulator transition in NiS(2-x)Se(x).
Direct observation of kink evolution due to Hund's coupling on approach to metal-insulator transition in NiS(2-x)Se(x).
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DOI：
10.1038/s41467-021-21460-5
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发表时间：
2021-02-23
影响因子：
16.6
通讯作者：
Kotliar G
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Jang BG;Han G;Park I;Kim D;Koh YY;Kim Y;Kyung W;Kim HD;Cheng CM;Tsuei KD;Lee KD;Hur N;Shim JH;Kim C;Kotliar G
了解特征能量尺度是强相关系统研究中的一个根本性重要问题。在多带系统中，能量尺度不仅受到有效库仑相互作用的影响，而且还受到洪德耦合的影响。尽管进行了广泛的研究，但迄今为止，对这种能量尺度的直接观察仍然难以实现。在这里，我们报告了通过使用角分辨光电子能谱观察到的 NiS2−xSex 低能量色散中的扭结结构及其随 x 的特征演化。动态平均场理论计算与密度泛函理论相结合证实了这种扭结源于洪德耦合。我们发现电子自能中费米液体行为的突然偏离导致低能尺度下的扭结特征，并且扭结与相干-不相干交叉温度尺度直接相关。我们的结果标志着通过谱函数中的扭结特征直接观察到特征温标的演化，这是洪德物理学在多轨道系统中的标志。多轨道相关系统中亨德耦合能量尺度的决定性光谱证据一直缺乏。在这里，作者在跟踪 NiS2xSex 整个莫特绝缘体转变的演变过程中，发现了由于 NiS2xSex 谱函数中 Hund 耦合而产生的扭结特征。
Understanding characteristic energy scales is a fundamentally important issue in the study of strongly correlated systems. In multiband systems, an energy scale is affected not only by the effective Coulomb interaction but also by the Hund’s coupling. Direct observation of such energy scale has been elusive so far in spite of extensive studies. Here, we report the observation of a kink structure in the low energy dispersion of NiS2−xSex and its characteristic evolution with x, by using angle resolved photoemission spectroscopy. Dynamical mean field theory calculation combined with density functional theory confirms that this kink originates from Hund’s coupling. We find that the abrupt deviation from the Fermi liquid behavior in the electron self-energy results in the kink feature at low energy scale and that the kink is directly related to the coherence-incoherence crossover temperature scale. Our results mark the direct observation of the evolution of the characteristic temperature scale via kink features in the spectral function, which is the hallmark of Hund’s physics in the multiorbital system. A decisive spectroscopic evidence of the Hund’s coupling energy scale in multi-orbital correlated systems has been lacking. Here, the authors identify a kink feature due to Hund´s coupling in the spectral function of NiS2xSex as they track its evolution across the Mott-insulator transition.
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