蜂窝晶格反铁磁体中向价键固体序的相变

我们使用量子蒙特卡罗方法研究了一个 S=1/2 蜂窝晶格磁体的基态相图，其中最近邻反铁磁交换作用 J（倾向于 Néel 序）与两种不同的多自旋相互作用项竞争：一种是倾向于柱状价键固体（VBS）序的六自旋相互作用 Q_3，另一种是倾向于交错 VBS 序的四自旋相互作用 Q_2。对于 Q_3 ~ Q_2 >> J 的情况，我们证实，即使 J 是哈密顿量中最小的能量尺度，两种不同 VBS 序之间的竞争也能在相图的大片区域内稳定 Néel 序。当 Q_3 >> (Q_2, J)（或 Q_2 >> (Q_3, J)）时，该模型在零温下表现出从 Néel 态到柱状（交错）VBS 态的相变。我们证实，对于所有 Q_2 值，Néel-柱状 VBS 相变都是连续的，并且沿整个相边界的临界性质都能很好地由解禁闭临界性的非紧致 CP^1（NCCP^1）理论的临界指数和振幅来表征，这与在正方晶格上观察到的情形类似。然而，在临界点处 VBS 序参量相位的一个令人惊讶的三重各向异性——其存在最近在 Q_2=0 的解禁闭临界点被注意到——被看到沿整个相边界持续存在。我们利用一个经典类比来探索这一点，通过研究一个具有四重各向异性场的三维 XY 模型的临界点，已知该各向异性场在三维 XY 临界点是弱无关的。在这种情况下，我们再次发现，在我们的模拟可及的尺寸范围内，临界各向异性似乎饱和到一个非零值。