Kagome 条带上手性自旋子的量子热霍尔效应

我们针对带有手性自旋相互作用项的 Kagome 晶格条带上的自旋-1/2 系统，建立了热霍尔系数的理论。为此，我们将 Kagome 条带建模为三腿 $XXZ$ 自旋梯，并使用 Bosonization（玻色化）推导该系统中自旋子的低能理论。进一步引入 Dzyaloshinskii-Moriya 相互作用（$D$）和可调磁场（$B$），我们识别出三种不同的依赖于 $B$ 的量子相：价键晶体（VBC）、"金属"自旋液体（MSL）和手性自旋液体（CSL）。在条带上下边缘之间存在温差 $\Delta T$ 时，我们估算沿条带的净热流 $J_h$，进而得到热霍尔电导 $\kappa_{xy}$。我们发现 VBC-MSL-CSL 转变伴随着 $\kappa_{xy}$ 随 $B$ 变化行为的显著定性改变。特别地，类似于量子霍尔效应，CSL 相中的 $\kappa_{xy}$ 展现出以自旋子填充因子 $\nu_s\propto B/D$ 的 commensurate（公度）值为中心的量子化平台。