Quantum dynamical screening of the local magnetic moment for different families of Fe-based superconductors

Abstract

Wir untersuchen die lokale magnetische Suszeptibilität von prototypischen eisenhaltigen Supraleitern. Dabei sind wir vor allem an dem Einfluss von starken Korrelationen auf die zeit-aufgelöste Dynamik des lokalen magnetischen Momentes interessiert. Darum haben wir fünf Materialien untersucht (LaFeAsO, BaFe2As2 , LiFeAs, KFe2As2, FeTe), welche sich bekanntermaßen als Hund-Metalle verhalten, und deren Korrelationsgrad stark materialabhängig ist. Die theoretischen Rechnungen basieren auf einer ab-initio lokale Dichteapproximation kombiniert mit einer dynamischen Molekularfeldtheorie (DFT+DMFT) Rechnung. Wobei sowohl maximal lokalisiert Wannier-Projektionen im d- als auch im dp−/dpp−Modell verwendet wurden. Die entsprechenden Wechselwirkungsparameter wurden durch eine (cRPA) Rechnung ermittelt. Ausgehend von unseren Resultaten waren wir in der Lage den material- und daher korrelations- abhängigen Trend der magnetischen Suszeptibilität zu identifizieren. Unsere Analyse der zeit-aufgelösten Spin-Korrelationsfunktion lieferte essentielle Informationen, um die Mechanismen hinter der Spindynamik qualitative zu entwirren. Unsere Erkenntnisse können außerdem dazu verwendet werden um den Unterschied zwischen den inellastischen Neutronen Streuexperimenten (INS) und ab-initio Rechnungen besser zu verstehen.

We investigate the local magnetic susceptibilities of prototypical iron based superconductors. In particular we are interested to understand the impact of strong electronic correlations on the time-resolved dynamics of the local magnetic moment. We therefore study five materials (LaFeAsO, BaFe2As2 , LiFeAs, KFe2As2 , FeTe), all known to be Hund’s metals, which strongly differ in their respective degree of correlation. The theoretical calculations are based on ab-initio DFT+DMFT calculations using maximally localized Wannier projections, both on the d− as well as the dp−model. The corresponding interaction parameters have been determined through constraint random phase approximation (cRPA). From our results we are able to identify and explain a material- and therefore correlation- dependent trend of the magnetic susceptibility. Our analysis of the time-resolved spin-correlation function provides the key to qualitatively disentangle different mechanisms governing the local spin dynamics of these systems. Moreover, our findings for the investigated compounds help to understand the origin of the mismatch between inelastic neutron scattering (INS) experiments and the ab-initio theoretical calculations.