两维和三维装饰晶格上受扰自旋模型的高剩余熵

我们研究了由一系列受扰自旋-1/2海森堡模型构成的两维和三维装饰晶格的基态性质。每个星形由边共享三角形构成，反铁磁相互作用作用在共享边上，其他边为铁磁相互作用。在临界耦合比下，理想星模型——即所有铁磁相互作用相等——表现出宏观退化基态，我们将其映射到李eb晶格上的位 percolation 问题。该映射使我们能够计算平方、三角形、蜂窝和立方晶格的指数级基态退化性及相应的剩余熵。令人惊讶的是，所有所研究晶格的剩余熵都很高，超过ln(2)的最大值的60%。尽管存在无间隙的二项一声谱，但低温热力学由大量指数级间隙激发态所主导。在扰动星模型变体中，基态流形等价于解耦的铁磁簇，导致指数级退化性，虽然剩余熵较低，但仍相当可观。在低温下，系统模拟为具有高自旋值（s=4适用于平方晶格）的非相互作用自旋的 paramagnetic 晶体。所得结果确立了一种结构设计原理，用于工程具有高基态退化性的量子磁体，表明具有增强磁热效应和量子热机的优势候选。