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自旋-1/2 海森堡链中具有 XXZ 各向异性的自旋-$S$ 杂质

强关联电子 2021-12-15 v1

摘要

我们研究了反铁磁 SU(2) 海森堡链上自旋-SS 杂质的各向异性效应。假设磁性杂质与其邻近格点具有 XXZ 型各向异性交换。首先,利用密度矩阵重整化群技术,我们考察了在单个自旋-SS 杂质存在下的自旋-自旋关联函数、Néel 序的不稳定性以及局域自旋磁化率。基于结果,我们发现自旋-SS 杂质可分为两类:(i)\rm(\hspace{.18em}i\hspace{.18em}) 非磁性与 S=1S=1 杂质仅增强短程反铁磁关联;(ii)\rm(\hspace{.08em}ii\hspace{.08em}) 相反,S=1/2S=1/2S>1S>1 杂质可在无序 SU(2) 海森堡链中稳定长程 Néel 序。接着,我们聚焦于作为 (ii)\rm(\hspace{.08em}ii\hspace{.08em}) 类代表的 S=1/2S=1/2 杂质情形,研究了磁化强度、比热与磁化率等一些实验可观测量随杂质浓度与 XXZ 各向异性强度的演化。我们确认在存在有限量的易轴 XXZ S=1/2S=1/2 杂质时,体自旋链中诱导出了 Néel 序。此外,我们利用团簇平均场理论重现了上述部分特征,从而能在有限温度下给出实验可测量上的结果。有趣的是,在均匀磁场存在下,总磁化强度在较低外加场值处呈现赝能隙行为。我们还讨论了 NMR 谱对各种 XXZ 杂质的依赖关系,并确定 SrCu0.99_{0.99}Co0.01_{0.01}O2_2 中 Co 杂质的自旋态为 S=3/2S = 3/2

关键词

引用

@article{arxiv.2109.00777,
  title  = {Spin-$S$ impurities with XXZ anisotropy in a spin-1/2 Heisenberg chain},
  author = {Ayushi Singhania and Masahiro Kadosawa and Yukinori Ohta and Sanjeev Kumar and Satoshi Nishimoto},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2109.00777},
  year   = {2021}
}