Ordered states in the Kitaev-Heisenberg model: From 1D chains to 2D honeycomb.
Ordered states in the Kitaev-Heisenberg model: From 1D chains to 2D honeycomb.
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DOI：
10.1038/s41598-018-19960-4
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发表时间：
2018-01-29
影响因子：
4.6
通讯作者：
Nishimoto S
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Agrapidis CE;van den Brink J;Nishimoto S
利用密度矩阵重整化群和Lanczos精确对角化方法研究了一维Kitaev-Heisenberg（KH）模型的基态.我们得到了一个丰富的基态相图之间的海森堡（J = cos）和Kitaev（K = sin）相互作用的比例的函数。根据比例，系统呈现出四种长程有序状态：铁磁-z，铁磁-xy，交错-xy，Néel-z，和两种液体状态：Tomonaga-Luttinger液体和螺旋-xy。两个Kitaev点和是奇异的。依赖于温度的相图类似于二维蜂窝晶格KH模型的相图。值得注意的是，所有的蜂窝格KH模型的有序状态可以解释的耦合KH链。在一维KH模型的框架下，我们还讨论了一种潜在的Kitaev材料--K-插层RuCl 3的磁结构。此外，我们还证明了一维KH哈密顿量的低激发可以用已知的六顶点模型和自旋波理论的结合来解释。
We study the ground state of the 1D Kitaev-Heisenberg (KH) model using the density-matrix renormalization group and Lanczos exact diagonalization methods. We obtain a rich ground-state phase diagram as a function of the ratio between Heisenberg (J = cosϕ) and Kitaev (K = sinϕ) interactions. Depending on the ratio, the system exhibits four long-range ordered states: ferromagnetic-z, ferromagnetic-xy, staggered-xy, Néel-z, and two liquid states: Tomonaga-Luttinger liquid and spiral-xy. The two Kitaev points and are singular. The ϕ-dependent phase diagram is similar to that for the 2D honeycomb-lattice KH model. Remarkably, all the ordered states of the honeycomb-lattice KH model can be interpreted in terms of the coupled KH chains. We also discuss the magnetic structure of the K-intercalated RuCl3, a potential Kitaev material, in the framework of the 1D KH model. Furthermore, we demonstrate that the low-lying excitations of the 1D KH Hamiltonian can be explained within the combination of the known six-vertex model and spin-wave theory.
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