具有 Rashba 或 Dresselhaus 自旋轨道耦合的 Hubbard 模型与旋转反铁磁 Heisenberg 模型

在本工作中，我们研究了 Rashba 或 Dresselhaus 自旋轨道耦合 (SOC) 对二维正方晶格上费米子 Hubbard 模型可能产生的显著效应。在强耦合极限下，它导出了旋转反铁磁 Heisenberg 模型，这是一类新的量子自旋模型。对于一个特殊的等价类，我们确定了一种在 $T=0$ 下受强量子涨落影响的新自旋轨道纠缠公度基态 (Y-y 态)。我们通过自旋波展开（精确至 $1/S^2$ 阶）评估了量子涨落。在某些 SOC 参数区域内，Y-y 态支持一种有质量的相对论性非公度磁振子 (C-IC)，其两个能隙极小值位置由 SOC 参数连续调节。C-IC 磁振子主导了所有低温热力学量，并导致纵向与横向自旋结构因子峰值位置的分离。在弱耦合极限下，任何弱排斥相互作用也会导致弱 Y-y 态。从弱耦合到强耦合仅存在一个渡越。本文给出了弱耦合和强耦合下比热的高温展开。文中还提示了 C-IC 磁振子在一般 SOC 参数下或各种外部探测下将发挥的显著作用。讨论了在层状非中心对称材料和冷原子中的实验应用。