Dzyaloshinskii-Moriya相互作用驱动的方-笼目量子反铁磁体中的不稳定性
强关联电子
2026-03-12 v1 材料科学
摘要
装饰方-笼目量子反铁磁体提供了一个自然的环境，其中强阻挫、晶格装饰和自旋轨道诱导的各向异性在可比的能量尺度上相互竞争。在此，我们表明，在Na₆Cu₇BiO₄(PO₄)₄Cl₃中，连接装饰Cu(3)位点与方-笼目骨架的耦合（J₁₀）稳定了有能隙的量子顺磁区域，而对称性允许的Dzyaloshinskii-Moriya（DM）相互作用系统地抑制了最小自旋子能隙Δ_spinon，并驱动系统向磁凝聚转变。为了确立这一点，我们将DM矢量的从头计算与广义Schwinger玻色子自洽平均场理论相结合，该理论平等地处理单重态和三重态跳跃/配对通道。作为基准，各向同性的方-笼目海森堡模型表现出四个由Wilson环通量以及特征性的静态和动态结构因子指纹区分的竞争性低能鞍点。一个微小的DM扰动不会定性地重塑这个竞争格局，但已经增强了趋向有序的趋势。对于实际的装饰哈密顿量，Δ_spinon的有限尺寸缩放以及动量分辨结构因子将J₁₀（与装饰Cu的交换作用）确定为有能隙区域的控制参数，并表明完整的对称性允许的DM模式使系统进一步向凝聚方向移动。我们的结果将Na₆Cu₇BiO₄(PO₄)₄Cl₃置于接近磁不稳定的位置，并为装饰方-笼目材料中各向异性增强的软模提供了实验可检验的预测。
引用
@article{arxiv.2603.10998,
title = {Dzyaloshinskii-Moriya-driven instabilities in square-kagome quantum antiferromagnets},
author = {Leonid S. Taran and Arnaud Ralko and Fedor V. Temnikov and Vladimir V. Mazurenko and Sergey V. Streltsov and Yasir Iqbal},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.10998},
year = {2026}
}
备注
14 pages, 12 figures, 5 tables