三角晶格量子反铁磁体中手性自旋液体的变分蒙特卡洛研究

通过使用 Gutzwiller 投影费米子波函数和变分蒙特卡洛技术，我们研究了三角晶格上具有最近邻（$J_1$）、次近邻（$J_2$）以及附加标量手性相互作用 $J_{\chi}{\bf S}_i \cdot ({\bf S}_j \times {\bf S}_k)$ 的 spin-$1/2$ 海森堡模型。在 $J_1-J_2$ 三角模型的非磁相（$0.08 \lesssim J_2/J_1 \lesssim 0.16$）中，最近的密度矩阵重整化群（DMRG）研究 [Zhu and White, Phys. Rev. B {\bf 92}, 041105 (2015); Hu, Gong, Zhu, and Sheng, Phys. Rev. B {\bf 92}, 140403 (2015)] 发现了一种可能的带隙自旋液体，其具有手性与 $Z_2$ 自旋液体竞争的信号。受 DMRG 结果启发，我们考虑将手性相互作用 $J_{\chi}{\bf S}_i \cdot ({\bf S}_j \times {\bf S}_k)$ 作为该非磁相的扰动。我们发现，随着 $J_{\chi}$ 增大，在 $J_{\chi}=0$ 时具有最佳变分能量的无能隙 U(1) 狄拉克自旋液体，表现出向具有非平凡磁通和非零手性序的带隙自旋液体的能量不稳定性。我们计算了拓扑陈数和基态简并度，两者均将该磁通态标识为具有分数量子化陈数 $C=1/2$ 和二重拓扑简并的手性自旋液体。我们的结果指出了在 $J_1-J_2$ 三角模型的非磁相附近稳定手性自旋液体的积极方向。