低维量子磁体中由阻挫引起的大磁热导率

我们研究了阻挫自旋-1/2 Heisenberg 链中由磁激发引起的热导率的磁场依赖性。在饱和场附近，系统由弱相互作用费米子的稀薄气体（自由费米子不动点）描述。我们表明，在此区间内，热导率作为第二近邻与最近邻反铁磁交换相互作用之比 $\alpha= J_2/J_1$ 的函数表现出非单调行为。这一结果是单粒子色散极小值在 Lifshitz 点 $\alpha=1/4$ 处分裂为两个极小值所直接导致。将 $\alpha$ 从零增大时，逆质量在 $\alpha=1/4$ 处消失，并在 $\alpha \geq 1/4$ 时从零单调增大。通过推导费米子稀薄气体的有效低能理论，我们证明了热导率的 Drude 权重 $K_{\rm th}$ 在饱和场附近表现出对 $\alpha$ 的类似依赖关系。此外，该理论预测在临界值 $\alpha=\alpha_c$ 处存在两分量 Tomonaga-Luttinger 液体与矢量手征相之间的转变，这与先前密度矩阵重整化群结果非常吻合。我们还表明，所得曲线 $K_{\rm th}(\alpha)$ 与精确对角化（ED）结果高度一致。我们的 ED 结果还显示，$K_{\rm th}(\alpha)$ 在 $\alpha\simeq 0.7$ 处有一个显著极小值，并在较低磁场值下随 $\alpha$ 足够大而减小。我们还证明了热导率受到磁热耦合存在的显著影响。