平坡带磁性体中的自旋极子

自旋极子是电子与自旋翻转绑定形成的集体激发态，通常在自旋偏极电子绝缘体以上形成。传统情况下，这些绑定态在两种情形下才能形成：一种是具有各向异性能带的受扰晶格中——电子运动偏好绑定附近的自旋翻转；另一种是拓扑平坡带中——Chern 数强制电子与自旋翻转之间产生有效偶极相互作用。在本工作中，我们报告在不符合上述两种范式的情境中观察到自旋极子的形成。具体而言，我们研究了一维 Mielke-Tasaki 链，这是平坡带磁性的典型模型，具有恰好的磁性基态、平凡的带拓扑以及其最低带中动能被抑制的特征。尽管如此，我们的密度矩阵重正化群仿真仍在对该模型进行电子掺杂后观察到自旋极子的存在。更令人惊讶的是，我们结合数值结果与解析计算，发现极子绑定发生在模型的相互作用诱导动能为零时——这与动力磁性中的直觉相矛盾；而将电子与自旋翻转结合的“胶水”来源于模型可分散带的弱混合——这与拓扑平坡带中的情况相反。我们的结果为探索平坡带量子几何如何驱动异常电荷载子形成开辟了道路。