通过 Kondo 耦合到量子自旋液体实现磁性有序

我们研究局域自旋通过与 Kitaev 型自旋液体的耦合如何产生磁性有序。我们使用三个 toy 模型——Kitaev 模型、 Yao-Lee 模型以及 Kitaev 模型的 square 格子推广模型——计算由这些自旋液体的分形化激发态所中介的有效交换哈密顿量。这种设置类似于 Kondo 晶格模型，其中导电电子被 itinerant Majorana 费米子取代。在 Kitaev 模型中，我们的结果表明，最低阶扰动理论生成具有修改后耦合系数的短程相互作用，而将阶数提升至六阶会引入更长程的相互作用，但保留了量子自旋液体基态。涉及更多 Majorana 味道的模型在 honeycomb 格子和 square 格子上表现出更复杂的行为。在 honeycomb 格子上的 Yao-Lee 模型中，包含三种 itinerant Majorana 费米子会产生长程 RKKY 型相互作用，导致反铁磁有序，并部分闭合 Majorana 费米子谱。相比之下，square 格子模型产生由各向异性短程和长程相互作用的组合，这可能导致 either a 隔离变色量子-paramagnetic 态或 Ising 反铁磁体，取决于参数。这些结果说明 Kitaev 型自旋液体所能介导的磁性有序具有丰富的多样性。