Volborthite 顺磁态的费米子自旋液体分析

近期，在 Volborthite 的顺磁态中观测到了热霍尔效应，该材料由具有 $S=1/2$ 局部磁矩的畸变 Kagome 层构成。尽管在 $1 \, \mathrm{K}$ 以下出现了磁有序，但其对外部磁场的响应以及 $1 \, \mathrm{K}$ 以上顺磁态的不寻常性质表明可能实现了新奇量子相。受这些发现的启发，我们研究了属于二维晶体学群 $p2gg$ 的非同构 Kagome 晶格版本中具有费米子自旋子激发的可能自旋液体相。这种非同构结构与密度泛函理论 (DFT) 计算中得到的自旋模型相一致。利用投影对称群 (PSG) 分析和费米子部分子平均场理论，我们识别出十二种不同的 $\mathbb{Z}_2$ 自旋液体态，其中四种被发现与我们先前分类的八种 Schwinger 玻色子自旋液体态存在对应关系。我们重点关注这四种具有玻色子对应态的费米子态，并发现其对应的根 $U(1)$ 态的能谱具有自旋子费米面。候选自旋液体态中自旋子费米面的存在，可能为 Volborthite 中观测到的有限热霍尔电导率提供一种可能的解释。