量子自旋液体中的自旋-电荷致密态与新兴费米子
强关联电子
2025-12-09 v3
摘要
电荷与自旋动力学之间的复杂相互作用是强相关量子材料的核心议题，也是具备广泛技术前景的基础研究的基本主题。我们在本文中探讨了单带扩展 t-J 模型中空洞的动力学，其中背景自旋形成一个 量子自旋液 (QSL)。通过基于 parton 构造的场论方法，我们显示，尽管电子在大多数动量下通常预期的那样分裂为不相关的电荷载体 holon 和自旋载体 spinon，但某些动量处的自旋-空洞散射截面会发散，信号着强相关。我们推导描述这种动力学的有效低能哈密顿量，证明这些发散性质源于长寿命自旋-空洞致密态的形成。随后我们表明，利用原子光格子中的量子气体显微镜可为验证和探测这些新兴费米子的内部空间结构提供了优异平台。这些费米子将在角谱光电子能谱中表现为清晰的准粒子峰，其强度由其内部结构决定。对于非零空洞浓度，费米子形成与所谓费米弧（在准粒子相位中观察到的）在布里渊区中相同的位置、形状和强度变化。这种一致性极为突出，因为费米弧源于 QSL 对称性与新兴费米子内部结构之间微妙的相互作用，在最小单带模型中没有额外的自由度添加。我们的研究因此提供了被 conjectures 的分子化费米液体的微观机制，为探索准粒子相位和高温超导性作为源自 QSL 的新方法开辟了道路。
引用
@article{arxiv.2507.02508,
title = {Spin-charge bound states and emerging fermions in a quantum spin liquid},
author = {Jens H. Nyhegn and Kristian Knakkergaard Nielsen and Leon Balents and Georg M. Bruun},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.02508},
year = {2025}
}