Kugel-Khomskii 模型中由轨道涨落驱动的奇异自旋序
强关联电子
2013-02-22 v1 材料科学
量子物理
摘要
我们利用团簇平均场理论以及轨道部分的不同微扰展开，研究了立方晶格上三维 Kugel-Khomskii 模型的零温相图。由于自旋-轨道纠缠，该相图内容丰富，超越了单格点平均场理论。除了反铁磁（AF）和铁磁（FM）相外，还发现了一个在水平键或垂直键上有序排列单态的方格价键相。更重要的是，随着 Hund 交换的增加，我们在 AF 和 FM 序之间确定了三个由轨道涨落稳定的具有奇异磁序的相：(i) 在每个 平面的两个子晶格上具有两个相互正交的反铁磁体、且沿 c 轴具有 AF 序的 AF 相（正交 型相），(ii) 沿 c 轴的最近邻 FM 层之间具有非平庸倾斜角的倾斜 型 AF 相，以及 (iii) 在 平面内具有各向异性 AF 序的条纹 AF 相。我们通过推导有效自旋模型阐明了导致上述每个相的机制，这些模型涉及次近邻和第三近邻 Heisenberg 相互作用以及超越 Heisenberg 物理的四自旋相互作用，并解释了纠缠的最近邻自旋-轨道超交换如何在更远距离的自旋之间产生自旋相互作用。
引用
@article{arxiv.1302.5140,
title = {Exotic spin orders driven by orbital fluctuations in the Kugel-Khomskii model},
author = {Wojciech Brzezicki and Jacek Dziarmaga and Andrzej M. Oleś},
journal= {arXiv preprint arXiv:1302.5140},
year = {2013}
}
备注
17 pages, 15 figures