Переход изолятор–квази-металл в никелатах RNiO$_3$ за пределами модели Хаббарда и теории функционала плотности

Переход изолятор–квази-металл, наблюдаемый в ян-теллеровских (JT) магнетиках ортоникелатах RNiO$_3$ (R = редкие земли или иттрий Y), считается каноническим примером перехода Мотта, традиционно описываемого в рамках $U$–$t$-модели Хаббарда и теории функционала плотности. Однако на самом деле реальная диэлектрическая фаза никелатов является результатом зарядового диспропорционирования (CD) с образованием системы спин-триплетных ($S$ = 1) электронных [NiO$_6$]$^{10-}$ и бесспиновых ($S$ = 0) дырочных [NiO$_6$]$^{8-}$-центров, эквивалентной системе эффективных спин-триплетных композитных бозонов в немагнитной решетке. Учитывая только зарядовую степень свободы, мы развиваем новую минимальную $U$–$V$–$t_b$-модель для никелатов, используя модель зарядовых триплетов с псевдоспиновым формализмом и приближением эффективного поля. Показано существование двух типов CD-фаз, высокотемпературной классической CO-фазы с $G$-типом зарядового упорядочения электронных и дырочных центров и низкотемпературной квантовой CDq-фазы с переносом зарядовой и спиновой плотности между электронными и дырочными центрами, неопределенным значением валентности и спина для центров NiO$_6$. Фазовая $T$-R диаграмма модели воспроизводит основные черты экспериментальной фазовой диаграммы для ряда RNiO$_3$.