自旋塞贝克效应作为Kitaev自旋液体中马约拉纳费米子的探针

强关联电子系统中的量子纠缠通常会导致奇特的基本激发。量子自旋液体(Quantum Spin Liquids, QSLs)提供了一个范例,其基本激发由自旋子等分数准粒子描述。然而,这类分数准粒子的行为与电子不同,使得它们的实验识别极具挑战性。在此,我们以Kitaev蜂窝模型为重点,在理论上将自旋塞贝克效应(一种通过自旋电流实现的热电响应)作为探测QSLs中分数准粒子的高效探针进行了研究。通过综合运用实时动力学、微扰理论以及基于隧穿自旋电流理论的线性自旋波理论,我们发现Kitaev自旋液体中的自旋电流是由热梯度通过低能分数马约拉纳激发诱导产生的。这凸显了马约拉纳费米子尽管缺乏自旋角动量,却具备承载自旋电流的能力。此外,我们发现诱导的自旋电流会根据Kitaev相互作用的符号改变其符号,这表明当交换耦合为(反)铁磁时,马约拉纳费米子对自旋电流的贡献表现出(上)下自旋般的性质。因此,与此前在一维QSL中发现的负自旋电流相反,我们的发现揭示,自旋塞贝克效应可以表现出正信号或负信号,具体取决于QSLs中分数激发的性质。我们还阐明了Kitaev自旋液体在低场极限下与高场铁磁态之间截然不同的场角依赖性,这对于实验识别非常有用。我们的研究结果表明,自旋塞贝克效应不仅可用于检测QSLs中涌现的分数准粒子,还可用于生成和控制它们。