用直流电场调控超交换相互作用
强关联电子
2021-07-20 v2
摘要
我们讨论直流电场对超交换相互作用的调控。我们首先给出在一大类莫特绝缘体中成立的关于反铁磁与铁磁超交换相互作用的普适结果，并估算观测直流电场效应的典型场强：对于无机莫特绝缘体（如过渡金属氧化物）约为 ，对于有机莫特绝缘体约为 。接着，我们将这些结果应用于几何受阻量子自旋系统。我们的理论广泛适用于（准）二维与薄膜系统，以及方晶格、蜂窝晶格、三角晶格、笼目晶格等多种晶格上的一维量子自旋系统。本文中，我们关注方晶格上与链上的系统。对于方晶格，我们表明直流电场可调控最近邻与次近邻交换相互作用的比值。在一些实际情形下，直流电场使两个次近邻相互作用不等价，并最终将方晶格量子自旋系统变为形变三角晶格系统。对于链，直流电场可诱导单态-二聚体与 Haldane-二聚体序。我们表明，在自旋链化合物 中施加约 的直流电场时，海森堡反铁磁链中直流电场诱导的自旋能隙 将达到主导超交换相互作用的约 。
引用
@article{arxiv.2102.04607,
title = {Control of superexchange interactions with DC electric fields},
author = {Shunsuke C. Furuya and Kazuaki Takasan and Masahiro Sato},
journal= {arXiv preprint arXiv:2102.04607},
year = {2021}
}