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Kitaev 自旋液体中的普适场驱动现象:倾斜磁性与邻近自旋液体物理

强关联电子 2021-02-17 v1

摘要

二维拓扑自旋液体在小磁场下是稳定的相,但在中等场强下可能让位于场诱导现象。夹在低场自旋液体物理与高场自旋极化相之间,这一中间区域的磁现象探索往往难以用受控的解析方法处理。在此,我们针对两种代表性的 Kitaev 模型(方-八边形与修饰蜂窝晶格上)数值研究了此类中等场磁现象,它们在低场极限下分别展现阿贝尔或非阿贝尔拓扑序。结合精确对角化与密度矩阵重整化群技术以及线性自旋波理论,我们确立了外磁场下 Kitaev 自旋液体的普适特征。铁磁模型通常在相对较低的场强下直接转变为极化态,而反铁磁耦合不仅显著稳定拓扑自旋液体相,还普遍导致一个 distinct 的场诱导中间区域的出现,该区域通过交叉与高场极化区域分隔。我们的结果表明,对于大多数晶格几何,该区域普遍呈现显著的自旋倾斜、反铁磁自旋-自旋关联,以及在有限温度下的扩展邻近自旋液体区域。值得注意的是,我们识别出原始蜂窝 Kitaev 模型中的一种对称性阻碍,它至少在某些场方向下阻止了此类倾斜磁性在不破缺对称性情况下的形成——这与近期在此情形下观测到扩展无能隙自旋液体的数值结果一致。

关键词

引用

@article{arxiv.2010.05921,
  title  = {Generic Field-Driven Phenomena in Kitaev Spin Liquids: Canted Magnetism and Proximate Spin Liquid Physics},
  author = {Ciarán Hickey and Matthias Gohlke and Christoph Berke and Simon Trebst},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2010.05921},
  year   = {2021}
}

备注

13 pages, 16 figures (Appendix: 7 pages, 7 figures)