SrCu_2(BO_3)_2 中 1/8 磁化平台的微观机制
强关联电子
2012-11-28 v1
摘要
阻挫量子磁体 SrCu_2(BO_3)_2 在外磁场中展现出极其丰富的相图，包括一系列磁化平台。其中实验研究最广泛且最显著的磁化平台是 1/8 平台。理论上，人们预期该材料能很好地由 Shastry-Sutherland 模型描述。但最近的微观计算表明，1/8 平台在能量上并不占优。在此，我们报道了一种非常简单的微观机制，该机制在真实的磁交换常数数值下自然地导致了 1/8 平台的出现。我们表明，与其他平台结构相比，具有金刚石单胞的 1/8 平台从量子涨落中获益最大，而这些量子涨落很大程度上是由 Dzyaloshinskii-Moriya 相互作用诱导的。物理上，这种耦合在有效硬核玻色子描述中产生了动能项，导致不同平台结构的能量发生重整化，我们在本工作中在平均场水平上对此进行了处理。我们讨论了所得平台的稳定性。此外，我们的结果表明在 1/8 以上存在一系列条纹结构，以及在 1/6 处存在一个稳定的磁化平台。我们微观理论的大多数定性方面与最近为 SrCu_2(BO_3)_2 实验数据提出的唯象理论吻合良好。有趣的是，我们的计算指出 Shastry-Sutherland 模型中的磁耦合比率相当大，以至于非微扰效应对于理解阻挫量子磁体 SrCu_2(BO_3)_2 变得至关重要。
引用
@article{arxiv.1208.5379,
title = {Microscopic mechanism for the 1/8 magnetization plateau in SrCu_2(BO_3)_2},
author = {M. Nemec and G. R. Foltin and K. P. Schmidt},
journal= {arXiv preprint arXiv:1208.5379},
year = {2012}
}
备注
24 pages, 24 figures