高磁场下的受挫量子 Heisenberg 反铁磁体：超越平带图像

我们考虑在三个受挫晶格（金刚石链、二聚体- plaquette 链和二维方- kagome 晶格）上的自旋 1/2 反铁磁 Heisenberg 模型，这些晶格具有几乎无色散的最低磁振子带。在高磁场下消除高能自由度后，我们构造了比初始模型简单得多的低能有效 Hamiltonian。这些有效 Hamiltonian 允许进行更广泛的分析和数值分析。除了标准的强耦合微扰论外，我们还使用了基于局域磁振子的方法，从而显著改进了强耦合近似。我们进行了广泛的精确对角化计算，通过与初始模型进行比较来检验不同有效 Hamiltonian 的质量。基于有效模型描述，我们研究了所考虑的受挫量子 Heisenberg 反铁磁体在高场区内的低温性质。我们还将我们的方法应用于探索适用于描述高磁场下蓝铜矿的广义金刚石自旋链模型的热力学性质。这些高度受挫自旋模型的有趣特征在于：在极低温度下熵的急剧增加，以及比热中特征性的额外低温峰。最显著的效应是二维模型中存在由磁场驱动的 Berezinskii-Kosterlitz-Thouless 相变。