具有平带的拓扑 Hubbard 模型中的铁磁性及自旋激发

我们研究相互作用拓扑绝缘子中平带铁磁相的自旋-1 激发谱。作为一个范式，我们考虑一个四分之一填充的方晶格 Hubbard 模型，其自由部分是具有拓扑非平庸且近平电子带的 π 通量态，可实现 Chern 或 Z_2 Hubbard 模型。通过使用投影到近平带上的数值精确对角化方法，我们得到 Chern 与 Z_2 Hubbard 模型的自旋-1 铁磁激发谱，包含自旋波与 Stoner 连续谱。两种情形的谱呈现十分不同的色散，特别地，自旋波对 Chern Hubbard 模型是无能隙的，而对 Z_2 Hubbard 模型是有能隙的。显著的是，在两种情形中，自由电子带的非平性在 Stoner 连续谱下边界引入凹陷。它将这些凹陷附近自旋波的能量显著向下重整化，并导致类旋子（roton-like）自旋激发。我们阐明正是类旋子模的软化使铁磁相失稳，并确定了铁磁相稳定的参数区域。