具有中等自旋轨道耦合的蜂窝状 RuCl3 中的 Kitaev 磁性

最近，人们对过渡金属化合物中自旋轨道耦合（SOC）与电子关联之间的相互作用进行了深入研究。特别是，蜂窝晶格上的 $j_{\rm eff}$ = 1/2 能带为实现 Kitaev 的精确可解自旋模型提供了一条途径。然而，由于目前的普遍认知需要强的原子 SOC 来形成 $j_{\rm eff}=1/2$ 能带，相关研究仅限于铱氧化物。与这一预期相反，我们证明了在 4$d$ 轨道蜂窝状 $\alpha$-RuCl$_3$ 中，尽管其 SOC 明显弱于铱氧化物，但通过电子关联的辅助，Kitaev 相互作用是如何产生的。我们为这些关联辅助的 $j_{\rm eff}$ = 1/2 能带推导了一个强耦合自旋模型，其中出现了大的反铁磁 Kitaev 相互作用以及铁磁海森堡相互作用。我们的分析表明，基态是一个靠近反铁磁 Kitaev 自旋液体的锯齿形有序相。本文讨论了角分辨光电子能谱、中子散射和光电导率的实验意义。