二维无隙U(1)自旋液体中具自旋子费米口袋的嵌套不稳定性
强关联电子
2021-10-25 v2 高能物理 - 理论
摘要
量子自旋液体是可能在受阻挫量子磁体中实现的奇异物质态，具有分数化激发和演生规范场。此处，我们考虑二维空间中具有自旋子费米口袋的无隙U(1)自旋液体。这样一种态似乎是最有希望的候选者，用以描述反铁磁Kitaev蜂窝模型数值模拟中观测到的奇异场诱导行为。类似的状态也可能负责最近报道的α-RuCl3场诱导量子顺磁相中热导率的量子振荡。我们考虑接近Lifshitz转变的 regime，此时自旋子费米口袋在布里渊区高对称点周围收缩为小圆。通过重整化群和平均场论证，我们证明相互作用导致低温下自旋子谱中能隙打开，这可理解为自旋子费米面的嵌套不稳定性。这导致演生U(1)规范场的单极算符增殖和自旋子禁闭。尽管分数化的特征在有限温度下可观测，具有嵌套自旋子费米口袋的无隙U(1)自旋液体态在低温下最终朝常规长程有序基态（如价键固体）不稳定。讨论了对外磁场下Kitaev材料的启示。
引用
@article{arxiv.2107.00661,
title = {Nesting instability of gapless U(1) spin liquids with spinon Fermi pockets in two dimensions},
author = {Wilhelm G. F. Krüger and Lukas Janssen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.00661},
year = {2021}
}
备注
19 pages, 7 figures, 1 table; v2: added several minor improvements and references