自旋冰薄膜：大 N 理论与蒙特卡洛模拟

我们探索了受限几何形状中高度阻挫磁体的物理，重点关注烧绿石自旋冰的库仑相。作为一个具体例子，我们结合解析大 N 技术和蒙特卡洛模拟，研究了最近邻自旋冰薄膜。在最简单的薄膜几何形状中，表面垂直于 [001] 晶体学方向，我们在自旋-自旋关联中观察到表征二维库仑相的 pinch points。然后，我们通过引入孤儿键，考虑了薄膜表面晶体对称性破缺的后果。我们发现，当这些键是铁磁性时，库仑相被涨落的表面磁荷所破坏，导致一种经典的 Z_2 自旋液体。基于这一理解，我们讨论了表面垂直于 [110] 或 [111] 方向的其他薄膜几何形状。我们一般性地预言了表面磁荷的出现，并讨论了它们对此类薄膜物理的影响，包括出现一种不寻常的 Z_3 经典自旋液体的可能性。最后，我们评论了开放问题和未来研究的有前景的方向。