基于拉曼散射的二维量子反铁磁体中的希格斯模与磁子相互作用

我们提出二维量子反铁磁体的拉曼散射理论。微观 Fleury-Loudon 哈密顿量用有效的 $O(3)$ 模型表示。在 Néel 有序相内部，拉曼谱包含双磁子和双希格斯贡献，通过图解法计算。希格斯和磁子贡献的顶角函数由相应 Bethe-Salpeter 方程的数值解确定。由于相关 $B_{1g}+E_{2g}$ 对称性中拉曼顶角的动量依赖性，希格斯模的贡献被强烈抑制。除希格斯质量的中间值外，它不在谱中显示为独立峰，而是引起主导双磁子激发贡献之上的宽连续谱。后者在 $\omega\simeq 2.44\, J$ 处产生宽的非对称峰，这是由希格斯模介导的磁子-磁子相互作用的结果。完整的拉曼谱完全由反铁磁交换耦合 $J$ 和无量纲希格斯质量决定。未掺杂铜氧化物的实验拉曼谱只有在包含希格斯贡献时才与理论非常吻合。因此它们提供了自旋1/2二维量子反铁磁体中希格斯模存在的明确特征。