非磁性杂质掺杂对自旋梯系统的影响

我们通过量子蒙特卡洛方法研究了非磁性杂质掺杂对反铁磁自旋-1/2海森堡梯系统的影响。单个非磁性杂质会诱导局域自旋-1/2矩，并伴随其周围“静态”且增强的反铁磁关联。少量且有限的杂质浓度会诱导磁性和热力学性质的显著变化，并产生无隙激发。它还在约4%的浓度附近表现出相当尖锐但连续的交叉。在交叉浓度以上，所有自旋都强烈耦合，参与增强且相当均匀的反铁磁关联幂律衰减。在交叉浓度以下，每个杂质形成一个仅弱耦合的反铁磁团簇。对于杂质的随机分布，在低温下获得了大的类居里磁化率以及小的剩余熵，这与最近在Zn掺杂$SrCu_{2}O_{3}$中的实验观测一致。在所研究的温度范围内，反铁磁磁化率的温度依赖性表现出幂律状但比单链反铁磁海森堡模型更弱的发散。