Ce 和 Yb 三角晶格化合物的第一性原理自旋哈密顿量与磁性
强关联电子
2026-02-06 v2 材料科学
摘要
我们使用基于 ab initio Hubbard-I 方法计算了一组具有代表性的 Ce 和 Yb 三角晶格化合物的晶体场分裂、基态 Kramers 二重态和基态二重态内的晶格间交换相互作用。这些包括假定的量子自旋液体（QSL）RbCeO 和 YbZnGaO 以及反铁磁体 KCeO 和 KCeS。计算得到的最近邻（NN）耦合是反铁磁性的，并表现出明显的各向异性。次近邻（NNN）耦合在 Ce 系统中是铁磁性的，在 Yb 情况下由经典偶极-偶极相互作用主导。通过精确对角化求解所得的有效自旋-1/2 模型（最多 个格点），我们预测所有系统（包括两个 QSL 候选体）都具有有序磁基态。我们探索了各向异性 NN + 各向同性 NNN 三角晶格模型的相空间，发现显著的反铁磁 NNN 耦合是稳定 QSL 相所必需的，而 NN 交换各向异性对其有害。我们的发现强调了偏离完美三角模型——如原子无序——在真实三角晶格材料中的重要作用。
引用
@article{arxiv.2509.03177,
title = {Ab initio spin Hamiltonians and magnetism of Ce and Yb triangular-lattice compounds},
author = {Leonid V. Pourovskii and Rafael D. Soares and Alexander Wietek},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.03177},
year = {2026}
}
备注
Accepted version. 9 pages, 3 figures + 13 pages of Supplementary