铜氧化物环流有序相中的集体模

最近，通过非弹性中子散射在欠掺杂铜氧化物中发现了两支弱色散集体模。偏振分析表明这些模是磁激发。它们仅在低于先前发现的破缺对称相的转变温度时可见，且其强度随温度进一步降低而增加。该破缺对称相本身的对称性与晶胞内轨道电流环的有序化一致，且不破坏平移对称性。为了计算这种态的集体模，我们在描述经典环流有序的 Ashkin-Teller (AT) 模型中加入了量子项。我们推导出该量子模型的平均场基态是所有晶胞上线性组合的乘积，其中每个晶胞包含四种可能的经典环流有序构型。利用轨道矩算符的广义 Holstein-Primakoff 玻色子表示计算集体模，得到了三支有能隙的弱色散集体模。实验结果与两支较低能量的分支一致；第三支模的能量高于当前中子散射实验的探测范围，且可能过度阻尼。文中讨论了发现这些集体模的意义。