Changes of the Fermi Surface Topology in the Three-orbital Model for Iron Pnictides with the Spin-orbit Coupling

Abstract

Effect of the spin-orbit coupling on the band structure and the Fermi surface of the three- orbital model is studied. The inter-orbital part of the model is reformulated to fully conform with the iron lattice symmetry. Because there are two iron ions in the unit cell, we introduce the intra- and inter- ion spin-orbit coupling constants to separate the effect of the related couplings on the band structure and the Fermi surface. Both the intra- and inter-ion parts lift the degeneracy of some bands at the Γ = (0, 0) point and the splitting of bands along the (0, π) − (π, π) direction of the Brillouin zone. We show that the inter-ion part of the spin-orbit coupling leads to the topological change of the Fermi surface — the splitting of two Fermi surface sheets around the M = (π, π) point

Изучено влияние спин-орбитального взаимодействия на зонную структуру и поверхность Ферми в трехорбитальной модели. Межорбитальная часть модели изменена для полного соответствия с симметрией решетки железа. Из-за наличия двух ионов железа в элементарной ячейке мы вводим внутри- и межионную константы спин-орбитального взаимодействия для разделения эффектов соответствующих взаимодействий на зонную структуру и поверхность Ферми. И внутри, и межионная части снимают вырождение некоторых зон в точке Γ = (0, 0) и вырождение вдоль направления (0, π) − (π, π) зоны Бриллюэна. Показано, что межионная часть спин-орбитального взаимодействия приводит к изменению топологии поверхности Ферми, а именно к разделению листов поверхности Ферми вблизи точки M = (π, π)