Ground states of generalized Kitaev model on a honeycomb lattice

蜂窝晶格上广义 Kitaev 模型的基态

• 批准号: 21K03390
• 负责人: 鈴木 隆史
• 金额: $ 1.91万
• 依托单位: University of Hyogo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03390/
• 关键词: 量子スピン液体; キタエフ模型; 数値シミュレーション; 量子スピン系; キタエフスピン液体; 励起ダイナミクス

本研究では，キタエフスピン液体の候補物質と目される蜂の巣格子磁性体αーRuCl3の有効磁気模型であるキタエフ・ガンマ模型に注目し，その基底状態相図を調べてきた．この模型の基底状態相図については，蜂の巣格子を形成する３方向のボンド上の相互作用の大きさが同じ，等方的キタエフ・ガンマ模型に対して調べられてきた．しかし，基底状態相図が計算手法に依存することが報告されており，現在でも活発な議論が続いている．また，実際の物質では結晶の対称性を反映した，弱い異方性，すなわち蜂の巣格子を形成する特定方向のボンド上の相互作用が強い，あるいは弱いといった異方性が存在する．この相互作用の異方性を含めた相図は明らかになっていない．そこで本研究では，相互作用の異方性を変えることで，模型がキタエフ・ガンマスピン鎖となる極限から，相互作用が蜂の巣格子上で等方的キタエフ・ガンマ模型となるパラメータ空間内で現れる量子相に注目し，キタエフ相互作用とガンマ相互作用の比，スピン鎖間をつなぐ鎖間相互作用の大きさを変えて数値計算を実施した．昨年度，キタエフ相互作用が負，ガンマ相互作用が正となる場合に，１次元量子スピン系で現れる朝永ラッティンジャー（TL）液体と呼ばれる臨界状態が鎖間相互作用が有限の領域でも生き残ることを見出した．今年度，昨年度発見したTL液体に引き続く相（pTLL）での磁気励起，ならびにキタエフ相互作用，ガンマ相互作用共に正となる場合を含めて，基底状態を詳細に調べた．その結果，主に１）pTLL相での磁気励起は量子スピン鎖のギャップレス励起でよく説明できること，２）スピン鎖の極限では先行研究で指摘されていない相が複数存在すること，３）申請者の先行研究では詳細がわからなかった等方的な相互作用を持つ場合に現れる基底状態が３重縮退した相の秩序状態，を明らかにすることができた．

In this study, the candidate substances of the liquid and the lattice magnetic substance α-RuCl3 were studied. The basic state of the model is in phase with each other. The lattice is formed in three directions. The interaction between the two directions is uniform. The model is in phase with each other. The base state is dependent on the calculation method. Moreover, since the symmetry of crystals is reflected in real matter, weak anisotropy exists, and the interaction between dots in a specific direction to form a lattice of bees becomes strong, and weak anisotropy exists. The anisotropy of the interaction contains the phase difference. In this study, the anisotropy of the interaction is changed, and the model is changed from the limit of the interaction to the square of the lattice. The model is changed from the quantum phase to the quantum phase in the space. The ratio of the interaction between the locks is changed. The numerical value of the interaction between the locks is calculated. In the past year, the interaction between the two is negative, and the interaction between the two is positive. In the case of the first dimensional quantum system, the interaction between the two locks is limited. This year, the TL liquid phase (pTLL) was observed, and the magnetic excitation, the interaction, and the substrate state were adjusted in detail. The results are as follows: 1) Magnetic excitation of the pTLL phase starts with quantum locking, 2) Preliminary study of the limit of quantum locking, 3) Preliminary study of the applicant, 3) Detailed interaction of the two phases, 4) Base state, 3) Retraction state, and 4) Order state of the phase.

项目成果

Quantum spin-liquid phase with spinon-like excitations in an anisotropic Kitaev-Gamma model on a honeycomb lattice

蜂窝晶格上各向异性 Kitaev-Gamma 模型中具有类自旋子激发的量子自旋液相

• 发表时间: 2022
• 作者: Tanaka Tomohiro;Nishida Yusuke;家富 洋;鈴木隆史，Jose Carlos Pelayo，Matthias Gohlke;Hiroshi Iyetomi;Takafumi Suzuki，Jose Carlos Pelayo，Matthias Gohlke
• 通讯作者: Takafumi Suzuki，Jose Carlos Pelayo，Matthias Gohlke

Anisotropy as a diagnostic test for distinct tensor-network wave functions of integer- and half-integer-spin Kitaev quantum spin liquids

各向异性作为整数和半整数自旋基塔耶夫量子自旋液体的不同张量网络波函数的诊断测试

• DOI: 10.1103/physrevb.104.024417
• 发表时间: 2021
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Lee Hyun-Yong;Suzuki Takafumi;Kim Yong Baek;Kawashima Naoki
• 通讯作者: Kawashima Naoki

異方的相互作用を持つ蜂の巣格子上キタエフーΓ模型の有限温度特性

各向异性相互作用蜂窝晶格Kitaefu Γ模型的有限温度特性

• 发表时间: 2022
• 作者: Tanaka Tomohiro;Nishida Yusuke;家富 洋;鈴木隆史，Jose Carlos Pelayo，Matthias Gohlke
• 通讯作者: 鈴木隆史，Jose Carlos Pelayo，Matthias Gohlke

Spinon-like excitations in an anisotropic Kitaev-Gamma model

各向异性 Kitaev-Gamma 模型中的类自旋子激发

• 发表时间: 2022
• 作者: Mattias Gohlke;Jose Carlos Pelayo;Takafumi Suzuki
• 通讯作者: Takafumi Suzuki

Ground-state phase diagrams of the anisotropically interacting Kitaev-\Gamma-Heisenberg models on honeycomb lattices

蜂窝晶格上各向异性相互作用的 Kitaev-Gamma-Heisenberg 模型的基态相图

• 发表时间: 2021
• 作者: Go Kato;Kiyoshi Tamaki;Masaki Owari;Koji Azuma;Takafumi SUZUKI and Sei-ichiro SUGA
• 通讯作者: Takafumi SUZUKI and Sei-ichiro SUGA