论文摘要
量子自旋液体是一种强关联系统,具有很多奇异的性质,如分数化激发,自发拓扑序以及长程纠缠等等。自从最开始作为共振价键液体态被提出,人们对量子自旋液体做了很多理论和实验上的研究。然而由于局域序的缺乏,对量子自旋液体的鉴定过程是极其困难的。直到十年前,Kitaev提出了一种在2D蜂窝晶格上的精确可解模型,其只涉及最近邻相互作用,包含所有量子自旋液体的特点。这使得在人造物质和冷原子系统中观察Kitaev自旋液体成为可能。作为量子自旋液体的特征,Kitaev自旋液体展现出分数化激发为规范磁通和物质Majorana费米子。在探索过程中,分数化激发经常涉及系统的动力学响应。由Knolle等人的研究,纯Kitaev模型动力学结构因子是确切已知的,显示出Kitaev自旋液体的分数化激发特点,也就是在无能隙Kitaev自旋液体中,动力学结构因子的频谱中出现磁通能隙。在近来对近似Kitaev自旋液体物质的实验中,候选物质往往不仅存在Kitaev耦合,而且会包含Heisenberg或者r相互作用,后者导致低温下的磁序。为了抑制磁序,实验经常会引入外磁场。在这种情况下,额外的相互作用和磁场会对分数化激发的动力学产生重大影响。在本文中,我们研究了Kitaev自旋液体在一个垂直于蜂窝晶格面的局域磁场中的响应。局域磁场诱导了一个动力学磁通对的激发,这个系统可以描述为p-h非对称性的相互作用共振层模型。完全的动力学类似于一个Kondo问题,但与传统金属中的Kondo问题比较,有完全不同的结果。有限Jz引起的非对称性起了关键作用。即使是弱磁场的微扰响应,磁通对的动力学激发也会关闭了频域自旋关联函数的磁通能隙。超出微扰体系,我们采用了平均场和数值重整化群的方法来进一步的研究。p-h非对称性与磁场形成竞争,产生丰富的相图。此外,磁场破坏了基态铁磁和反铁磁Kitaev耦合的规范等价性,导致了两种情况下的不同行为。反铁磁情况在磁化过程中经历了一个一级相变到极化态,而铁磁情况没有。这个研究可以推广到均匀磁场下的Kitaev模型,可以帮助我们理解在近来Kitaev自旋液体候选物质中实验上的问题。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 何铂森
导师: 王强华
关键词: 量子自旋液体,模型,局域磁场,数值重整化群
来源: 南京大学
年度: 2019
分类: 基础科学
专业: 物理学
单位: 南京大学
分类号: O413
总页数: 52
文件大小: 2945K
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