具有长程相互作用的 Mott 绝缘体中的基态稳定性、对称性与简并度
强关联电子
2023-10-24 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
近来，具有长程相互作用的模型——即初贝井-河本（Hatsugai-Kohmoto, HK）模型——已成为研究强关联系统中超导性与拓扑涌现的有前景工具。然而，两个障碍使得理解这些模型（尤其对其拓扑特征）的适用性变得困难：它们具有热力学大小的基态简并度，且默认假设自旋守恒。我们证明这两者对于 HK 模型均非本质，且都可通过在轨道基而非能量本征态之间引入紧束缚态间的相互作用来避免。为求解这些“轨道”模型，我们提出一种求解 HK 模型的通用技术，并表明以往的模型为其特例。我们通过精确求解具 HK 相互作用的石墨烯与 Kane-Mele 模型来阐释方法。二者均实现具有限磁化率的 Mott 绝缘相；石墨烯模型具四重简并基态，而 Kane-Mele 模型在相互作用存在时具非简并基态。我们的技术随后使我们能研究强相互作用对自旋轨道耦合双 Dirac 半金属中对称性强制简并的影响。我们证明向双 Dirac 半金属添加 HK 相互作用会导致 Mott 绝缘、自旋液体相。我们随后使用 Schrieffer-Wolff 变换将低能哈密顿量用自旋自由度表示，使自旋-电荷分离显明。最后，我们列举了更广一类保持对称性的 HK 相互作用，并展示它们如何违反由空间群对称性导出的绝缘填充约束。这表明需要新方法来研究具 HK 型长程相互作用时的拓扑序。
引用
@article{arxiv.2306.00221,
title = {Ground state stability, symmetry, and degeneracy in Mott insulators with long range interactions},
author = {Dmitry Manning-Coe and Barry Bradlyn},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.00221},
year = {2023}
}
备注
v2: accepted version.39 pages, 18 figures. v1:35 pages, 18 figures