铁基梯状物的量子磁性：块磁序、螺旋序与自旋流

受低维铁基材料中奇异磁性实验证据日益增长的推动，我们对轨道选择性莫特相（OSMP）中多轨道Hubbard梯子的磁态进行了全面的理论分析。我们所用的模型与AFe$_2$X$_3$族铁基化合物相关（其中A${}={}$Cs、Rb、Ba、K为碱金属，X${}={}$S、Se为硫族元素）。为减少计算量并在梯子几何中获得近乎精确的数值结果，我们利用了OSMP中Hubbard模型的低能描述——广义Kondo-Heisenberg哈密顿量。我们的主要结果是掺杂-相互作用磁相图。我们重现了AFe$_2$X$_3$材料的实验结果，特别是BaFe$_2$Se$_3$的奇异块磁性（形式为$\uparrow\uparrow\downarrow\downarrow$的反铁磁耦合$2\times 2$铁磁岛）。正如近期链几何的研究，我们还揭示了超出$2 \times 2$图案的块磁性（块尺寸随电子掺杂变化），以及相互作用诱导的受阻挫块-螺旋态（刚性旋转铁磁岛的螺旋序）。此外，我们预测了一维系统之外的新相：近半填充处稳健的相分离区、弱相互作用下的非公度反铁磁性，以及中掺杂下交错 plaquette 自旋流的量子自旋流相。最后，利用成键/反成键能带占据，我们提供了一个直观的物理图像以洞察相图结构。