$\alpha$-RuCl$_3$ 中的场致中间相：非共面序、相图与邻近自旋液体
强关联电子
2021-05-19 v2
摘要
具有强自旋轨道耦合的阻挫磁体有望承载拓扑物质态，伴随分数量子激发与演生规范场。Kitaev 关于蜂窝晶格 Majorana 自旋液体的提议引发了对其实验实现的 intense 搜寻，其中键依赖的 Ising 相互作用是基本构建块。一个主要候选者是 -RuCl，但其磁场下的相图迄今未被理解。在此我们给出 -RuCl 中新型场致有序相的确凿实验证据，该相分别夹在低场下的锯齿形相与高场下的量子无序相之间。我们提供了对相关有效自旋模型的详细理论研究，并表明该模型同样展现出场致中间相。我们在该模型内充分刻画了中间相，包括其复杂的自旋结构，并基于实验观测的临界场确定了与 -RuCl 相关的参数。最重要的是，我们的研究将 -RuCl 的物理与 Kitaev- 模型相联系，后者在零场下展现量子自旋液体相，从而揭示了在 -RuCl 的多种动力学探针中已被探测到其迹象的自旋液体。
引用
@article{arxiv.1807.06192,
title = {Field-induced intermediate phase in $\alpha$-RuCl$_3$: Non-coplanar order, phase diagram, and proximate spin liquid},
author = {P. Lampen-Kelley and L. Janssen and E. C. Andrade and S. Rachel and J. -Q. Yan and C. Balz and D. G. Mandrus and S. E. Nagler and M. Vojta},
journal= {arXiv preprint arXiv:1807.06192},
year = {2021}
}
备注
This article is superseded by arXiv:2012.15258, which presents neutron diffraction data obtained after this preprint was posted. This data revealed that the intermediate ordered state is characterized by a different periodicity in the direction perpendicular to the honeycomb layers requiring a 3D model