Sr$_3$Ir$_2$O$_7$中量子二聚体激发的证据
强关联电子
2015-07-09 v1
摘要
利用在铱L边进行的高分辨率共振非弹性X射线散射(RIXS)以及理论方法，研究了双层铱酸盐SrIrO中的磁激发谱。对RIXS谱随波矢转移相对于铱氧双层取向的系统依赖性研究表明，磁子色散由两支在能量上分离良好且在整个布里渊区均有能隙的分支组成。我们的结果与早先报道存在单一主导分支的研究形成对比。尽管早期结果被解释为弱耦合铱氧平面自旋波模型中的两种重叠模式，我们的结果更令人联想到弱耦合二聚体系统的预期。在后一方法中，低能和高能模式分别自然地解释为对应于横向和纵向涨落。因此我们发展了键算符理论，用量子二聚体激发来描述SrIrO中的磁色散。在我们的模型中，二聚化由主导的海森堡交换产生，它耦合双层相邻平面中的铱离子。哈密顿量还包括面内交换，以及更远邻耦合和相关各向异性。键算符理论极好地解释了两支模式的色散，而测量的RIXS强度依赖性与该理论计算的自旋-自旋关联函数在定性上合理相符。我们在强自旋轨道耦合产生的各向异性相互作用下双层二聚体系统的量子临界性背景下讨论了我们的结果。
引用
@article{arxiv.1506.04877,
title = {Evidence of quantum dimer excitations in Sr$_3$Ir$_2$O$_7$},
author = {M. Moretti Sala and V. Schnells and S. Boseggia and L. Simonelli and A. Al-Zein and J. G. Vale and L. Paolasini and E. C. Hunter and R. S. Perry and D. Prabhakaran and A. T. Boothroyd and M. Krisch and G. Monaco and H. M. Ronnow D. F. McMorrow and F. Mila},
journal= {arXiv preprint arXiv:1506.04877},
year = {2015}
}
备注
9 pages, 6 figures