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自旋二聚体系统 Ba$_3$Cr$_2$O$_8$ 中场致量子相变的理论

强关联电子 2014-05-06 v1

摘要

受近期关于 Ba3_3Cr2_2O8_8 实验的启发,我们提出了一种理论,描述具有空间各向异性交换相互作用的堆叠三角晶格上二聚体自旋-12\frac12 系统在磁场 hh 中的低温性质。将二聚体间相互作用视为微扰,我们在二阶近似下推导了分离顺磁相(h<hch<h_c)和磁有序相(hc<h<hsh_c<h<h_s,其中 hsh_s 为饱和场)的量子临界点 h=hch=h_c 处的元激发(三激子)能谱和三激子间的有效相互作用。推导了 hc(T)h_c(T) 的表达式以及 hh 接近 hch_c 时的交错磁化强度 M(h)M_\perp(h)。我们将该理论应用于 Ba3_3Cr2_2O8_8,通过拟合实验获得的三激子能谱确定了模型的交换常数。研究表明,与实验数据一致,仅由于能谱在其最小值附近存在显著的各向异性,该系统在 T<1T<1 K 时才遵循三维玻色 - 爱因斯坦凝聚(3D BEC)情景。我们要给出的 hsh_shc(T)h_c(T)M(h)M_\perp(h) 表达式与现有实验数据吻合良好。

关键词

引用

@article{arxiv.1405.0564,
  title  = {Theory of field-induced quantum phase transition in spin dimer system Ba$_3$Cr$_2$O$_8$},
  author = {O. I. Utesov and A. V. Syromyatnikov},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1405.0564},
  year   = {2014}
}

备注

9 pages, 6 figures