具有 Rashba 型反对称自旋轨道耦合的方晶格 Hubbard 模型相图

我们阐明了因反演对称性破缺而导致自旋劈裂能带的、具有 Rashba 自旋轨道耦合（SOC）的半填充方晶格 Hubbard 模型的基态相图。尽管 Rashba 金属与绝缘磁体已被充分研究，但由于缺乏无偏描述大尺度磁结构的适当理论工具，该系统的中间相互作用强度区域仍不明晰。我们互补地应用四种不同方法：正弦平方形变平均场理论、随机相位近似、Luttinger-Tisza 方法以及密度矩阵嵌入理论，并成功捕捉到此前被忽略的具有极长空间周期的不 commensurate 自旋密度波（SDW）相。从金属相到 SDW 相的相变由一种前所未有的不稳定性驱动，该不稳定性使费米面上携带相反自旋的两部分相互嵌套。对于强 SOC，当费米能级附近存在四个 Dirac 点且它们的整个线性色散以波长 $\pi$ 相互嵌套并打开能隙时，得到螺旋、条纹与涡旋相。这两类相变提供了区分反对称 SOC 系统的费米学，产生了从相对弱关联区延续到强相互作用极限的多种磁相。