三维反铁磁体中的自旋与热输运及临界现象

我们通过数值分析立方晶格上的经典反铁磁 $XXZ$ 模型，研究了三维中 Néel 转变温度 $T_N$ 附近的自旋与热输运，该模型中交换相互作用的各向异性 $\Delta=J_z/J_x$ 起着控制转变普适类的作用。借助混合 Monte-Carlo 与自旋动力学模拟发现，在 $\Delta \leq 1$ 的 $XY$ 与 Heisenberg 情形下，纵向自旋电导率 $\sigma^s_{\mu\mu}$ 在冷却趋近 $T_N$ 时呈现发散增强，而在 $\Delta>1$ 的 Ising 情形下则不然。在所有三种情形中，热导率 $\kappa_{\mu\mu}$ 在 $T_N$ 处的温度依赖均无特征变化，与实验结果一致。$\sigma^s_{\mu\mu}$ 朝 $T_N$ 的发散增强归因于自旋电流弛豫时间在趋近 $T_N$ 时变长，呈现出临界现象特征的幂律发散。还发现，与 $XY$ 情形下 $\sigma^s_{\mu\mu}$ 的发散在 $T_N$ 以下被迅速抑制不同，在 Heisenberg 情形下 $\sigma^s_{\mu\mu}$ 即使在 $T_N$ 以下也可能保持发散，这或许可在理想各向同性反铁磁体 RbMnF$_3$ 中被实验观测到。