Роль вакансий в спин-жидкостной модели Яо–Ли

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Рассмотрено влияние вакансий на низкоэнергетический спектр возбуждений квантовой спиновой жидкости, реализуемой в точнорешаемой модели Яо-Ли [H. Yao and D.-H. Lee, Phys. Rev. Lett. 107, 087205 (2011)]. Физически, вакансии могут возникнуть по различным причинам, например, вследствие отсутствия магнитных моментов на решетке, либо из-за наличия немагнитных примесей, либо из-за случайного уменьшения локальных связей магнитных моментов с остальной решеткой. Численно показано, что конечная плотность случайных вакансий в этой модели приводит к накоплению состояний вблизи нулевой энергии, что может быть обнаружено в изменении поведения теплоемкости при низких температурах. Более того, показано, что низкоэнергетические моды более локализованы, чем остальные собственные моды. Этот эффект пориллюстрирован с помощью обратного коэффициента участия (IPR). При нарушении симметрии обращения времени, например из-за присутствия магнитного поля, в фермионном спектре модели открывается щель и в ней врозникают локализованные состояния, индуцированные вакансиями. Энергии этих состояний зависят зависят от структуры взаимодействий, отвечающих за нарушение симметрии обращения времени. Статья для специального выпуска ЖЭТФ, посвященного 95-летию Л. А. Прозоровой

Об авторах

В. А Поляков

Московский физико-технический институт (Национальный исследовательский университет)

Email: poliakov.va@phystech.edu
141701, Dolgoprudny, Moscow oblast, Russia

Н. Б Перкинс

University of Minnesota

Автор, ответственный за переписку.
Email: nperkins@umn.edu
55455, Minneapolis, MN, USA

Список литературы

  1. H. Yao and D.-H. Lee, Phys. Rev. Lett. 107, 087205 (2011).
  2. W. Witczak-Krempa, G. Chen, Y. B. Kim, and L. Balents, Ann. Rev. Cond. Matt. Phys. 5, 57 (2014).
  3. C. L. Kane and E. J. Mele, Phys. Rev. Lett. 95, 146802 (2005).
  4. B. A. Bernevig and S.-C. Zhang, Phys. Rev. Lett. 96, 106802 (2006).
  5. R. Moessner and J. E. Moore, Topological Phases of Matter (Cambridge University Press, 2021).
  6. P. W. Anderson, Mater. Res. Bull. 8, 153 (1973).
  7. L. Balents, Nature 464, 199 (2010).
  8. L. Savary and L. Balents, Rep. Prog. Phys. 80, 016502 (2017).
  9. M. R. Norman, Rev. Mod. Phys. 88, 041002 (2016).
  10. J. Knolle and R. Moessner, Annu. Rev. Condens. Matter Phys. 10, 451 (2019).
  11. C. Broholm, R. J. Cava, S. A. Kivelson, D. G. Nocera, M. R. Norman, and T. Senthil, Science 367 (2020).
  12. H. Takagi, T. Takayama, G. Jackeli, G. Khaliullin, and S. E. Nagler, Nat. Rev. Phys. 1, 264 (2019).
  13. A. Kitaev, Annals of Physics 321, 2 (2006).
  14. H. Yao, S.-C. Zhang, and S. A. Kivelson, Phys. Rev. Lett. 102, 217202 (2009)
  15. F. Wang and A. Vishwanath, Phys. Rev. B 80, 064413 (2009).
  16. C. Wu, D. Arovas, and H.-H. Hung, Phys. Rev. B 79, 134427 (2009).
  17. R. Nakai, S. Ryu, and A. Furusaki, Phys. Rev. B 85, 155119 (2012).
  18. V. S. de Carvalho, H. Freire, E. Miranda, and R. G. Pereira, Phys. Rev. B 98, 155105 (2018).
  19. G. Jackeli and G. Khaliullin, Phys. Rev. Lett. 102, 017205 (2009).
  20. J. Chaloupka, G. Jackeli, and G. Khaliullin, Phys. Rev. Lett. 105, 027204 (2010).
  21. A. J. Willans, J. T. Chalker, and R. Moessner, Phys. Rev. Lett. 104, 237203 (2010).
  22. A. J. Willans, J. T. Chalker, and R. Moessner, Phys. Rev. B 84, 115146 (2011).
  23. J. Knolle, R. Moessner, and N. B. Perkins, Phys. Rev. Lett. 122, 047202 (2019).
  24. J. Nasu and Y. Motome, Phys. Rev. B 102, 054437 (2020).
  25. W.-H. Kao, J. Knolle, G. B. Halasz, R. Moessner, and N. B. Perkins, Phys. Rev. X 11, 011034 (2021).
  26. W.-H. Kao and N. B. Perkins, Ann. Phys. 435, 168506 (2021).
  27. W.-H. Kao and N. B. Perkins, Phys. Rev. B 106, L100402 (2022).
  28. V. Dantas and E. C. Andrade, Phys. Rev. Lett. 129, 037204 (2022).
  29. P. W. Anderson, Phys. Rev. 109, 1492 (1958).
  30. I. M. Lifshitz, Soviet Physics Uspekhi 7, 549 (1965).
  31. A. Y. Kitaev, Physics-Uspekhi 44, 131 (2001).
  32. C. Nayak, S. H. Simon, A. Stern, M. Freedman, and S. Das Sarma, Rev. Mod. Phys. 80, 1083 (2008).
  33. J. D. Sau, S. Tewari, R. M. Lutchyn, T. D. Stanescu, and S. Das Sarma, Phys. Rev. B 82, 214509 (2010).
  34. R. R. Biswas, Phys. Rev. Lett. 111, 136401 (2013).
  35. K. Damle, Phys. Rev. B 105, 235118 (2022).
  36. D. A. Ivanov, Phys. Rev. Lett. 86, 268 (2001).
  37. S. Tewari, S. Das Sarma, and D.-H. Lee, Phys. Rev. Lett. 99, 037001 (2007).
  38. V. Gurarie and L. Radzihovsky, Phys. Rev. B 75, 212509 (2007).
  39. R. Roy, Phys. Rev. Lett. 105, 186401 (2010).
  40. C. Xu, J. Feng, M. Kawamura, Y. Yamaji, Y. Nahas, S. Prokhorenko, Y. Qi, H. Xiang, and L. Bellaiche, Phys. Rev. Lett. 124, 087205 (2020).
  41. E. H. Lieb, Phys. Rev. Lett. 73, 2158 (1994).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023