层状阻挫反铁磁海森堡自旋模型：面内阻挫与层间耦合的作用

我们提出了对层状$J_{1}-J_{2}$反铁磁海森堡自旋模型的精确对角化研究，以考察在层间反铁磁耦合$J_{\perp}$存在下，由面内次近邻耦合$J_{2}$引起的阻挫的作用。我们考虑了$(4\times 3)\oplus (4\times 3)$层状几何中24个自旋的有限晶格，并使用Davidson迭代算法对得到的哈密顿矩阵进行对角化，以获得基态和几个低激发态。晶格尺寸（在$S_{z}^{tot}=0$子空间中具有$2704156$的希尔伯特空间维度的$24$个自旋）保持相对较小，因为需要对$J_{1}-J_{2}-J_{\perp}$参数空间进行大量采样。计算了自旋能隙、香农熵、自旋-自旋关联、静态自旋结构因子、磁比热和磁化率等量随自旋-自旋耦合参数各种取值的变化。随着层间耦合的增加，系统被驱动到具有长程有序的状态，并且夹在Néel有序态和共线有序态之间的量子顺磁无序态的区间在面内阻挫参数尺度上变窄。