巡游电子的自旋动力学：局域磁矩形成与 Berry 相位
强关联电子
2022-04-27 v3
摘要
对磁性材料最先进的理论描述依赖于求解有效的 Heisenberg 自旋问题或其向相对论或多自旋相互作用情形的推广，这些方法显式地假定系统中存在局域磁矩。我们从一个通常在第一性原理电子结构计算中得到的通用相互作用费米子模型出发，表明即使在以磁化强度平均值为零为特征的顺磁区，也可以引入相应的自旋问题。进一步，我们推导了局域磁矩形成的物理判据，并确认后者在远高于有序磁态转变温度的高温下即已存在。路径积分技术的使用使我们能够解开自旋与电子自由度，并将局域磁矩的旋转动力学与其绝对值的 Higgs 涨落仔细分离。它还使我们能够精确推导拓扑 Berry 相位，并将其与描述自旋自由度动力学的物理玻色变量相联系。结果表明，在大磁矩情形下运动方程取常规的 Landau-Lifshitz 形式，其中显式地计入了源于原始电子模型巡游特性的 Gilbert 阻尼。
引用
@article{arxiv.2106.12462,
title = {Spin dynamics of itinerant electrons: local magnetic moment formation and Berry phase},
author = {E. A. Stepanov and S. Brener and V. Harkov and M. I. Katsnelson and A. I. Lichtenstein},
journal= {arXiv preprint arXiv:2106.12462},
year = {2022}
}