反对称Spin_1_2阻挫钻石链的基态和磁化行为研究_赵阳.pdfVIP

网络出版时间：2017-09-12 13:27:19 网络出版地址：/kcms/detail/11.1958.O41327.038.html 物理学报 Acta Phys. Sin. Vol. 66, No. 19 (2017) 197501 反对称Spin-1/2 阻挫钻石链的基态和 磁化行为研究 赵阳 齐岩 杜安 刘佳 肖瑞 单莹 吴忧 杨思浩 1)(大连民族大学物理与材料工程学院, 大连 116600) 2)(东北大学物理系, 沈阳 110819) ( 2017 年5 月14 日收到; 2017 年7 月4 日收到修改稿) 对含有次近邻节点自旋交换耦合的自旋-1/2 伊辛-海森伯钻石链体系进行了研究, 利用矩阵对角化和传 递矩阵方法对基态磁相和宏观热力学量进行了严格求解, 重点探讨了所有交换耦合均为反铁磁耦合时, 体系 节点伊辛自旋间次近邻相互作用的影响. 研究结果表明次近邻节点伊辛自旋存在反铁磁耦合时会增强系统的 阻挫效应, 引入破坏平移对称性的经典亚铁磁相, 使基态呈现出上上上下上上的自旋构型以及磁化曲线新颖 的2/3 磁化平台, 丰富了体系的基态相图和宏观磁性行为. 关键词: 伊辛-海森伯模型, 传递矩阵, 严格解, 基态相图 PACS: 75.10.Pq, 75.30.Kz, 75.40.Cx DOI: 10.7498/aps.66.197501 者的极大研究兴趣. Kikuchi 等6 指出蓝铜矿 Cu (CO ) (OH) 是具有钻石形拓扑结构的阻挫 1 引 言 自旋链模型材料, 并通过磁化强度的高场测量获得 低维量子自旋系统由于新颖的基态相以及丰 了与理论预测定性相符的结果, 包括1/3 磁化平台、 富的磁学行为, 在过去的三十年受到了广泛研究, 具有双峰结构的磁化率和磁比热曲线等. 随后, 理 其中具有钻石链拓扑结构的量子海森伯模型备受 论工作者基于量子自旋模型对钻石链及其扩展体 13 4 系的一系列关键物理问题进行了细致和深入的研 研究者的青睐 . 1996 年, Takano 等 首次从 理论上预测了自旋 /2 钻石链自旋体系基态存 究, 包括Dzyaloshinskii-Moriya 相互作用对磁化过 在奇特的二聚化-单态相和四聚化-二聚态相. 这一 程的影响、磁化平台现象、磁热效应、多自旋交换作 712 发现促进了对具有钻石形结构单元的一维量子自 用的影响以及局域磁振子激发等 . 旋模型的研究, 以期对这类体系的阻挫磁性行为获 总体而言, 量子钻石链模型在数学上并不可 得更深刻的理解. 通过零场基态性质的计算, 研究 积,