Kitaev-Hubbard模型中掺杂诱导的隙内态与自旋激发之间的关系

我们通过在一维（1D）和准一维Kitaev-Hubbard模型上应用团簇微扰理论，研究了莫特绝缘体中掺杂诱导的隙内态与潜在自旋激发之间的联系。通过操控在强耦合极限下选择性控制自旋各向异性的类Kitaev跃迁项（$t^{\prime}$），我们在隙内态的动能色散与自旋激发谱之间建立了直接的对应关系。具体而言，在Z链中，随着系统从海森堡模型过渡到伊辛模型，隙内态从无能隙色散演变为有能隙的平带，表现出与伊辛自旋能隙相匹配的$2t^{\prime 2}/U$的能隙标度。在XY链中，隙内态在Kitaev极限下分裂为一个色散分支和一个平带分支，完美地镜像了Jordan-Wigner费米子谱。对于两腿梯子模型，我们观察到一个涌现的宽连续隙内态谱，它反映了自旋激发的分数化，并伴随着一个表明存在拓扑$Z_2$涡旋的能隙。我们的结果确立了掺杂莫特绝缘体中电荷与自旋动力学之间的鲁棒对应关系，并证明隙内态可以作为探测奇异量子自旋现象（包括分数化和拓扑激发）的探针，为通过电荷激发的光谱探针研究自旋液体提供了一条新途径。