Spin Wave Analysis of Low-Temperature Thermal Hall Effect in the Candidate Kitaev Spin Liquid $α$-RuCl${}_3$
从文献中提出的用于材料$α$ ${}_3$的有效哈密顿量用于使用磁有序状态的线性自旋波理论计算磁振子热霍尔电导率$κ_{xy}$。以前提出的模型没有经过测试，解释了已发表的实验数据。具有Kitaev相互作用$K>0$的模型被认为预测了$κ_{xy}\gtrsim 0$，这与数据不一致。基塔耶夫型自旋液体的波动将有错误的符号来解释数据。然而，先前提出的模型的一个轻微的变化预测了一个大的$κ_{xy}$，表明低温热霍尔效应可以完全由磁振子带的Berry曲率产生。因此，$κ_{xy}$的实验数据可以作为约束所提出的有效汉密尔顿量的另一种方法。
2018-07-10 cond-mat.str-el
Ultrafast spin dynamics in the proximate quantum spin liquid α-RuCl3
本研究利用泵浦-探测瞬态光栅光谱研究近量子自旋液体α-RuCl3的超快自旋动力学，发现在Kitaev顺磁相中存在对磁场敏感的光致激发分量，其寿命反映了非常规自旋激发的动力学。
2023-11-25 cond-mat.str-el
Direct Evidence for Fermi Statistics from Proximity to the Kitaev Spin Liquid in RuCl3
量子自旋液体（QSL）的一个关键特性是存在与其纠缠特性相关的分数激发，但缺乏对其统计特性的实验验证。例如，在潜在的Kitaev自旋液体中，RuCl 3实验发现了分数粒子的迹象，尽管不是它们的费米统计。在这里，我们采用拉曼散射揭示磁激发的真实性质，使用改进的实验方法和分析，以消除激光加热和热波动的影响。通过能量损失和增益谱，我们提取了拉曼磁化率的能量和温度依赖性，以证明RuCl 3的磁响应是由费米子激发对产生的。此外，通过与量子Monte Carlo（QMC）的精确Kitaev极限的结果相比，我们能够辨别的能量和温度范围内，额外的相互作用项是重要的。我们的结果开辟了新的方向，在QSL研究提供了一种新的方式来调查分数激发和条款的重要性，导致自旋禁闭。
2019-06-19 cond-mat.str-el
Unusual thermal Hall effect in a Kitaev spin liquid candidate $α$-RuCl$_3$
Kitaev量子自旋液体显示了量子自旋分裂成马约拉纳费米子。新兴的马约拉纳边缘电流的预测表现在一个有限的热霍尔效应，拓扑超导体中通常讨论的功能的形式。在这里，我们报告的热霍尔电导率$κ_{xy}$测量$α$ -RuCl $_3$，一个候选Kitaev磁铁与二维蜂窝晶格。在自旋液体（Kitaev顺磁）状态下，低于Kitaev相互作用$J_K/k_B \sim 80$ K所表征的温度，正$κ_{xy}$在冷却时逐渐发展，表明存在非常不寻常的巡回激发。虽然零温度属性被掩盖的磁有序在$T_N=7$ K，符号，幅度，和$T$依赖性的$κ_{xy}/T$在中间温度以下的巡回马约拉纳激发的预测趋势。
2018-05-29 cond-mat.str-el
Giant Phonon Anomalies in the Proximate Kitaev Quantum Spin Liquid $α$-RuCl$_3$
Kitaev量子自旋液体是一种纠缠拓扑态的缩影，预测了它的两种分形低能激发：巡游的Majorana费米子和Z2规范通量。这些激发的检测仍然具有挑战性，因为它们的分数量子数和非局域性。最近有人提出Kitaev量子自旋液体的声子谱中存在分数激发的指纹，这种指纹是通过一种新的分数激发-声子耦合而编码的。在这里，我们发现这种效果在$α$ -RuCl 3使用非弹性X射线散射meV的分辨率。在高温下，我们发现交错的光学声子拦截3和7毫电子伏之间的横向声学声子。当温度降低时，光学声子显示出Kitaev能量附近的大强度增强，JK~8 meV，这与Z2规范通量能量标度附近的巨大声学声子软化相一致。这种分数激发诱导的声子异常揭示了$α$ -RuCl 3中量子热霍尔效应的关键成分，并展示了检测拓扑量子材料中分数激发的原理验证方法。
2021-06-15 cond-mat.str-el
Chiral excitations and the intermediate-field spin-liquid regime in the Kitaev magnet $α$-RuCl$_3$
该研究通过依赖螺旋性的拉曼散射，发现α-RuCl₃在7.5-10.5T磁场区间存在手性自旋翻转激发的拉曼光学活性平台，为其中间场量子自旋液体相的存在提供了直接光谱证据。
2023-05-05 cond-mat.str-el
Weak-coupling to strong-coupling quantum criticality crossover in a Kitaev quantum spin liquid $α$-RuCl$_3$
本研究在Kitaev量子自旋液体材料$\alpha$-RuCl$_3$中发现全新的量子临界性渡越现象，揭示其高能标弱耦合与低能标高耦合的两种普适标度行为，为费米子-玻色子耦合拓扑系统的量子临界演化研究提供关键见解。
2022-03-25 cond-mat.str-el
Dynamical and thermal magnetic properties of the Kitaev spin liquid candidate $α$-RuCl$_3$
$α$ -RuCl $_3$的正确低能自旋哈密顿量描述是什么？这种材料是一种很有前途的Kitaev自旋液体候选者，但也被称为磁性有序，其描述需要额外的相互作用项。这些相互作用的性质，它们的大小，甚至符号，仍然是一个悬而未决的问题。在这项工作中，我们系统地研究提出的有效哈密顿的动力学和热力学磁性。我们使用精确对角化方法计算零温中子非弹性散射强度，使用热纯量子态方法计算磁比热。我们发现，没有一个单一的电流模型能满意地解释$α$ -RuCl $_3$的所有观察到的现象.特别是，我们发现，从第一性原理导出的哈密顿量可以捕获实验观察到的高温峰的磁比热，而高估的磁振子能量在区中心。相比之下，其他模型再现了INS数据的重要特征，但未充分描述磁比热。为了解决这个矛盾，我们提出了一个修改的从头算模型，是一致的磁比热和低能量的INS数据的功能。
2020-01-10 cond-mat.str-el
Evidence for the first-order topological phase transition in a Kitaev spin liquid candidate $α$-RuCl$ _3$
二维蜂窝晶格上的Kitaev量子自旋液体（QSL）是一种纠缠拓扑状态的缩影，其中自旋分裂成马约拉纳费米子。这种状态引起了极大的兴趣，因为它含有非阿贝尔任意子激发。在$α$-RuCl $_3$中观察到的半整数量子化热霍尔（HIQTH）电导是这些激发的关键特征。然而，这种在强磁场中的拓扑非平凡状态的命运在很大程度上仍然难以捉摸。在这里，我们报告了具有面内磁场$H$的$α$-RuCl $_3$的热导率$κ$和比热$C$。在垂直于Ru-Ru键的磁场方向上观察到HIQTH效应，发现$κ(H)$的不连续跳跃和$C(H)$在$μ_0H^*\approx11$，T处的峰异常，证明存在弱的一级相变.值得注意的是，HIQTH效应在接近$H^*$时消失。此外，我们发现，自旋分馏功能被保留在$H^\ast$以上。这意味着出现的相变，分离两个QSL阶段具有不同的拓扑性质。
2022-03-01 cond-mat.str-el
Bulk excitations in ultraclean $α$-RuCl$_3$: Quantitative evidence for Majorana dispersions in a Kitaev quantum spin liquid
本研究通过面内磁场旋转下的高分辨率比热测量，发现超纯$α$-RuCl$_3$单晶在场致量子无序态中存在各向异性激发能隙和类Dirac色散的无能隙激发，定量证实了其Majorana能带特征，证明该态是鲁棒的Kitaev量子自旋液体。
2025-05-02 cond-mat.str-el
Possible Intermediate Quantum Spin Liquid Phase in $α$-RuCl$_3$ under High Magnetic Fields up to 100 T
本文通过高达102 T的脉冲磁场磁化测量和密度矩阵重整化群模拟，在Kitaev材料$α$-RuCl$_3$中发现了由磁场诱导的量子自旋液体中间相，并构建了与实验高度吻合的场角量子相图。
2023-09-13 cond-mat.str-el
Evidence of a Phonon Hall Effect in the Kitaev Spin Liquid Candidate $α$-RuCl$_3$
材料$α$ -RuCl $_3$作为潜在的Kitaev量子自旋液体一直受到严格审查，预计将显示马约拉纳费米子作为低能量激发。在实践中，$α$-RuCl $_3$在温度$T_{\rm N}$ $\approx$ 7 K以下经历到具有反铁磁序的状态的转变，但是该序可以通过施加$H_\parallel$ = 7 T的外部面内磁场来抑制.量子自旋液相是否存在于该场之上仍然是一个悬而未决的问题，但Kasahara及其同事$\big[$ Kasahara ${\it et \ al}$在$H_\parallel$ $>$ 7 T处观察到量子化热霍尔电导率的报道，Nature ${\bf 559}$，227（2018）$\big]$被解释为Kitaev量子自旋液态中巡回马约拉纳费米子的证据。在这项研究中，我们重新检查的起源的霍尔热导率$κ_{\rm xy}$在$α$ -RuCl $_3$。我们的测量$κ_{\rm xy}$（$T$）在几种不同的晶体产生的温度依赖性非常相似的声子主导的纵向热导率$κ_{\rm xx}$（$T$），其中自然的解释是，$κ_{\rm xy}$也主要是由声子。在冷却时，$κ_{\rm xx}$在$T \simeq$ 20 K处达到峰值，然后下降直到$T_{\rm N}$，然后它再次突然增加。低于$T_{\rm N}$时的突然增加归因于低能自旋波动引起的声子散射的突然减少…
2021-11-10 cond-mat.str-el
Possible Realization of Kitaev Spin Liquids in van der Waals Heterostructures of $α$-RuCl$_3$ and Cr$X_3$ ($X$=Cl and I)
提出通过构建 $α$-RuCl$_3$ 与 Cr$X_3$ 的 van der Waals 异质结构，利用铁磁邻近效应在零场下抑制 zigzag 序并保留 Kitaev 相互作用，从而实现 Kitaev 自旋液体。
2024-12-25 cond-mat.str-el
Quantized and unquantized thermal Hall conductance of Kitaev spin-liquid candidate $α$-RuCl$_3$
尽管进行了广泛的研究，但Kitaev候选材料$α$ -RuCl $_3$的磁场诱导量子无序态中托管马约拉纳边缘模式的拓扑状态一直受到激烈的争论。为了更深入地了解这个问题，我们测量了通过布里奇曼法生长的各种样品的霍尔热导率$κ_{xy}$。结果表明，半整数量子热霍尔效应与样品的纵向热导率和零场Néel温度密切相关，且均与样品有关.表现出半整数量子热霍尔效应的样品具有大于阈值的零场热导率值，这意味着热载体的长平均自由程是重要的先决条件。此外，我们发现具有较高Néel温度的样品表现出较高的磁场，在该磁场下量子化开始发生。这些结果表明，量子化现象是显着的杂质散射和非Kitaev相互作用的影响。
2022-08-30 cond-mat.str-el
THz excitations in α-RuCl3: Majorana fermions, rigid-plane shear and compression modes
自旋液体中可能存在涌现准粒子，即自旋自由度的集体激发，具有马约拉纳费米子的特征，实验上可以通过自旋分馏引起的宽激发连续谱检测到。后者是预测Kitaev自旋液体，一个完全可解的模型与键依赖的相互作用的二维蜂窝晶格。在这里，我们报告了详细的太赫兹实验α-RuCl 3，识别这些特征指纹的马约拉纳费米子。随着温度的升高，连续谱强度逐渐减小，最后消失。它与代表范德华键合分子层的特征滑动和压缩模式的声子模式部分重叠。
2019-02-27 cond-mat.str-el
Pseudoscalar U(1) spin liquids in $α$-RuCl$_3$
最近的实验已经报道了由面内磁场驱动的$α$ $_3$的热导率的振荡，其使人联想到金属中的量子振荡。乍一看，这些观测结果与长期以来一直在寻找的自旋费米表面态的存在是一致的。然而，引人注目的是，实验还报告了霍尔热导率的消失与纵向热导率的振荡共存。这种热霍尔效应的不存在一定源于$α$ $_3$的晶体对称性。但是如果系统是一个传统的自旋费米表面态，这些对称性也必然会阻止作用在自旋上的磁场的出现，这与实验中量子振荡的存在完全矛盾。为了调和这些观察，我们引入了一类新的对称性丰富的“赝标量”U（1）自旋液体，其中某些晶体对称性作为自旋子上的粒子-空穴共轭。相关的赝标量自旋费米表面状态允许共存的紧急朗道量子化磁场，同时具有完全为零的霍尔热导率。我们通过构建Gutzwiller投影波函数并描述它们如何自然地表现为U（1）自旋液体，并在自旋的费米部分子表示中实现晶体对称性的独特投影对称群，从而发展了这些状态的一般理论。我们认为，在$α$ -RuCl $_3$中的场诱导量子无序态是从赝标自旋费米表面态下降的，该表面态的特征在于可能位于蜂窝布里渊区的$M$点周围的补偿自旋粒子和自旋空穴口袋。这些点通过一个波矢量连接起来，这个波矢量与锯齿形反铁磁态的出现有关。
2021-06-09 cond-mat.str-el
Hydrated lithium intercalation into the Kitaev spin liquid candidate material $α-$RuCl$_3$
我们研究了水合和锂插层的$α$ -RuCl $_3$，Li $_x$ RuCl $_3 \cdot y$ H $_2$ O的输运和磁性，以研究迁移载流子掺杂到候选材料中的效果，从而实现Kitaev模型。通过热重分析和一维电子图分析，我们发现该体系有两种晶体结构，即单层水合Li $_x$ RuCl $_3 \cdot y$ H $_2$ O~ $(x\approx0.56, y\approx1.3)$和双层水合Li $_x$ RuCl $_3 \cdot y$ H $_2$ O~ $(x\approx0.56, y\approx3.9)$。电阻率的温度依赖性显示在200-270 K的温度滞后，这被认为是与电荷秩序的形成。在双层水合Li $_x$ RuCl $_3 \cdot y$ H $_2$ O中，原始$α$-RuCl中7-13 K的反铁磁有序被成功地抑制到2 K，这不仅对Ru的电子状态敏感，而且对Ru-Cl平面之间的层间距离敏感。
2019-06-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Oscillations of the thermal conductivity observed in the spin-liquid state of $α$-RuCl$_3$
在被称为自旋液体的材料中，即使在毫开尔文温度下也无法获得磁有序状态，因为每个自旋上的约束相互冲突（例如来自几何或交换挫折）。由此产生的量子自旋液体（QSL）状态是目前的强烈兴趣，因为它表现出新颖的激发以及波函数纠缠。在$\sim$ 7 K以下，层状绝缘体$α$-RuCl $_3$在零磁场下为锯齿形反铁磁体.当平行于Z字形轴a施加磁场$\bf H$时，Z字形顺序被破坏。在磁场间隔（7.3，11）特斯拉内，有越来越多的证据表明存在QSL状态。在这里，我们报告的振荡，其热导率低于4 K的观察。在区间（7.3，11）T内，振荡幅度非常大，在两侧都受到强烈抑制。特殊的是，1/\emph{H}中的振荡是周期性的，类似于金属中的量子振荡，即使$α$-RuCl $_3$是具有1.9 eV的带隙的优异绝缘体。通过将$\bf H$倾斜出平面，我们发现振荡周期由平面内分量$H_a$决定。当温度升高到0.5K以上时，振荡幅度呈指数下降。这种降低与用$\bf H\parallel a$测量的$\sim$ 2 K以上的异常平面霍尔热导率的出现有关。为了排除外部伪影，我们进行了几项测试。振荡的影响进行了讨论。
2021-02-22 cond-mat.str-el
Scattering Continuum and Possible Fractionalized Excitations in $α$-RuCl$_3$
电子关联和自旋轨道耦合的结合被认为在固体中沉淀出各种非常不寻常的电子相，包括拓扑和量子自旋液体状态。我们报告了一个拉曼散射研究，提供了证据的非常规激发$α$ -RuCl $_3$，自旋轨道耦合莫特绝缘体的蜂窝晶格。特别是，我们的测量揭示了不寻常的磁散射，由一个广泛的连续。与磁有序温度相比，该连续体的温度依赖性在大尺度上是明显的，这表明了受抑的磁相互作用。这是通过声子线宽的分析，这表明由于自旋-声子耦合的相关异常证实。这些观察结果与海森堡-基塔耶夫模型的理论预期一致，并表明$α$ -RuCl $_3$可能接近于量子自旋液体基态。
2015-04-20 cond-mat.str-el
Signatures of low-energy fractionalized excitations in $α$-RuCl$_3$ from field-dependent microwave absorption
拓扑有序的物质态一般由具有量子数分解的激发来表征。一个主要的例子是在Kitaev的蜂窝晶格罗盘模型中实现的自旋液体，其中自旋翻转激发分解为马约拉纳费米子和伊辛规范通量。虽然许多化合物已经被提出接近这样的自旋液相，但缺乏明确的证据来证明分数激发。在这里，我们采用微波吸收测量研究的低能量激发在$α$ -RuCl $_3$在很宽的频率范围内，磁场，和温度，特别是覆盖附近的场驱动的量子相变的长程磁序消失。除了传统的带隙磁振子模式之外，我们还发现了一种极不寻常的广泛连续谱特征，即碎裂，最引人注目的是，它延伸到最低锐模以下的能量和显着高于有序温度的温度，并形成了一个非平凡起源的间隙强磁场。我们的结果揭示了$α$ -RuCl $_3$中的分数激发特征，并为更完整地理解Kitaev自旋液体及其不稳定性铺平了道路。
2018-11-09 cond-mat.str-el
Finite field regime for a quantum spin liquid in $α$-RuCl$_3$
外磁场可以诱导$α$ $_3$从有序锯齿态到无序态的转变，这可能与Kitaev量子自旋液体有关。在这里，我们提出了新的场依赖非弹性中子散射和磁热效应的测量，这意味着存在一个额外的过渡出的量子自旋液体相在上限场$B_u$。中子散射显示了三种不同的磁响应机制。在低场有序状态的响应显示磁振子峰，中间场制度只显示连续散射，并在$B_u$以上的响应显示尖锐的磁振子峰在一个强连续的下限。磁振子模沿$(0,0,L)$方向的可测量色散意味着不可忽略的面间相互作用。结合磁热效应的测量与其他数据的$T-B$相图构建。结果限制了人们可能期望在$α$ $_3$中观察到量子自旋液体行为的范围。
2019-08-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Quantum liquid crystals in the finite-field K$Γ$ model for $α$-RuCl$_3$
我们研究扩展Kitaev模型称为K $Γ$模型，使用微扰扩展结合一个良好控制的平均场近似和尖端的精确对角化。在相图中，我们发现了一个Kukulé Kitaev自旋液体和一个Kekulé Kitaev自旋液体。前者可能解释了在$α$ -RuCl $_3$中实验观察到的陈数为零的高场双光子态，即使对于足够小的$Γ/|K|$值。后者在其$Z_3$涡核中有一个Majorana零模，它可能受畴壁运动的控制。这为K $Γ$模型中的量子液晶相在拓扑量子计算中的应用提供了可能。
2021-11-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el quant-ph
Identification of Magnetic Interactions and High-field Quantum Spin Liquid in $α$-RuCl$_3$
受挫折的磁铁$α$ -RuCl $_3$构成了一个迷人的量子材料平台，其中包含了有趣的Kitaev物理学。然而，关于其复杂的自旋相互作用和场诱导量子相位的研究还没有达成共识。本文利用多体方法确定了微观自旋模型，定量解释了$α$ $_3$的主要观测结果，包括锯齿序、双峰比热、磁各向异性和M星动力学自旋结构等。面内场在约7 T下驱动系统进入极化相，并且在有限温度下发生热分馏，从而使不同实验中的观察结果一致。在离面场作用下，锯齿型有序在35 T时被抑制，在35 T以上，低于100 T的极化场，出现了场诱导的量子自旋液体。分数熵和代数低温比热揭示了无带隙自旋液体的性质，这可以在$α$ -RuCl $_3$的高场测量中进行探索。
2021-06-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Proximate ferromagnetic state in the Kitaev model material $α$-RuCl$_{3}$
$α$ -RuCl $_{3}$是实现Kitaev量子自旋液体的主要候选者，但其在低温下的锯齿形反铁磁序表明偏离Kitaev模型。我们通过共振非弹性X射线散射研究在Ru $L_{3}$吸收边对$α$ -RuCl $_{3}$的自旋哈密顿量进行了定量。在顺磁状态下，磁激发的准弹性强度在区域中心附近具有宽的最大值，而在锯齿形磁布拉格波矢处没有任何局部最大值。这一发现意味着之字形秩序是脆弱的，很容易不稳定的竞争铁磁相关。实验确定的哈密顿量的经典基态实际上是铁磁的。锯齿形状态通过量子“无序有序”机制稳定下来，留下铁磁性--连同Kitaev自旋液体--作为能量上接近的亚稳态。这三个紧密竞争的状态和它们的集体激发是理论上理解磁场中$α$ -RuCl $_{3}$的不寻常性质的关键。
2020-12-21 cond-mat.str-el
Oscillations in the magnetothermal conductivity of $\boldsymbolα$-RuCl$_3$: Evidence of transition anomalies
2D层状绝缘体$α$ $_3$是量子自旋液体状态的候选材料，当磁场抑制低温下存在的反铁磁序时，可以实现该状态。在平面内磁场$B$到临界场$B^{\star}$之间观察到的热导率随场变化的振荡被归因于奇异的电荷中性费米子，被视为反铁磁相结束的临界场$B_{c}$ $\simeq 7$ T和$B^{\star}$之间存在量子自旋液体的证据。在这里，我们报告测量的$α$ -RuCl $_3$的热导率作为施加在两个不同的面内方向（平行和垂直于Ru-Ru键）的磁场的函数，最高可达15 T。我们发现，即使$B_{c}$和$B^{\star}$之间的场间隔不同，在两个场方向上，$B_{c}$和$B^{\star}$之间的振荡次数是相同的。换句话说，振荡的周期由过渡场$B_{c}$和$B^{\star}$控制。我们的结论是，这些不是真正的振荡-来自假定的费米子在自旋液体状态-但异常与一系列的磁过渡。
2023-01-12 cond-mat.str-el
Pressure-induced dimerization and valence bond crystal formation in the Kitaev-Heisenberg magnet alpha-RuCl3
磁化强度和高分辨率X射线衍射测量的Kitaev-海森堡材料α-RuCl 3揭示了压力诱导的结晶和磁性相变在静水压力为p=0.2 GPa。这种结构转变成三斜相的特征在于Ru-Ru键的非常强的二聚化，伴随着磁化率的崩溃。从头计算量子化学计算揭示了压力诱导的增强的直接4d-4d键合特定的Ru-Ru链接，导致急剧增加的反铁磁交换相互作用。这些结合的实验和计算数据表明，Kitaev自旋液相在α-RuCl 3强烈竞争的自旋单线态结晶成价键固体。
2018-06-28 cond-mat.str-el
High-field quantum spin liquid transitions and angle-field phase diagram of Kitaev magnet $α$-RuCl$_3$
在Kitaev蜂窝磁体中寻找量子自旋液体（QSL）是近年来的研究热点。特别地，$α$ $_3$已被广泛认为是Kitaev QSL的有希望的候选物.虽然该化合物在零场下表现出反铁磁有序，但它被认为具有分数激发，并且可以被磁场驱动到QSL相。本文基于$α$ $_3$的$K$-$J$-$Γ$ - $Γ'$模型[1]，利用指数张量重整化群方法研究了磁场作用下化合物的相图.计算了磁场与垂直于蜂窝面的$c^*$轴成一定夹角时，材料的比热、Grüneisen参数、磁矩和磁化率等热力学量.我们发现一个扩展的QSL角场相图确定的热力学响应。从计算到非常低的温度的比热和熵数据中确定了这种场诱导的QSL的无隙性质。本研究为今后$α$ $_3$和其他候选Kitaev磁体中的QSL的高场实验提供了指导。
2022-11-03 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Excitations in the field-induced quantum spin liquid state of alpha-RuCl3
蜂窝晶格上的Kitaev模型预言了一种典型的量子自旋液体（QSL），表现出马约拉纳费米子激发。Kitaev物理学可能在实践中实现的见解刺激了对候选材料的研究，最近包括α-RuCl 3。在迄今为止研究的所有系统中，非Kitaev相互作用在低温下诱导磁序。然而，大约8特斯拉的面内磁场抑制了α-RuCl 3中的长程磁序，这引起了场致QSL表现出非阿贝尔准粒子激发的有趣可能性。本文研究了外加磁场作用下α-RuCl 3中中子的非弹性散射。在8特斯拉的磁场下，有序态的自旋波特征在整个布里渊区消失。其余的单一的主要特征的响应是一个广泛的连续集中在伽马点，以前确定为一个签名的细分激励。这提供了令人信服的证据表明，场致QSL状态已经实现。
2017-06-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Nonequilibrium quasistationary spin disordered state in the Kitaev-Heisenberg magnet $α$-RuCl$_3$
光脉冲激发使得能够操纵量子凝聚态的相位。在这里，我们光激发高能量的holon-doublon对作为一种方式来改变Kitaev-海森堡磁体$α$ -RuCl $_3$的磁自由能景观，目的是动态地稳定接近自旋液相。通过多磁振子发射的holon-doublon对复合跟踪的磁性线性二向色性的时间演化起源于竞争锯齿形自旋有序基态。一个小的holon-doublon密度足以达到自旋无序状态。的相变内描述的动态Ginzburg-Landau框架，证实了准稳态性质的瞬态自旋无序相。我们的工作提供了深入了解$α$ -RuCl $_3$中的电子和磁自由度之间的耦合，并提出了一种新的途径，以达到接近自旋液相Kitaev-海森堡磁体。
2020-05-28 cond-mat.str-el
Tunneling spectroscopic signatures of charge doping and associated Mott transition in $α$-RuCl${_3}$ in proximity to graphite
本研究构建$α$-RuCl${_3}$与石墨的异质结，通过扫描隧穿谱观测到界面杂化产生的能隙内态，其作为电荷库实现弱掺杂并引发非传统Mott转变，为研究掺杂$α$-RuCl${_3}$的物理性质提供了新平台。
2023-05-05 cond-mat.str-el
Unveiling Magnetic Interactions of Ruthenium Trichloride via Constraining Direction of Orbital moments: Potential Routes to Realize Quantum Spin Liquid
最近的实验表明，蜂窝状钌-α-RuCl_3是Kitaev量子自旋液体（QSL）的主要候选者。然而，由于对它的磁相互作用缺乏充分的了解，目前还没有一个理论模型可以正确地描述它的实验动力学响应。在这里，我们提出了一个通用的方案来计算系统中的磁相互作用（例如，通过限制轨道矩的方向，具有不可忽略的轨道矩。在此基础上，我们提出了α-RuCl 3的最小J1-K1-Γ1-J3-K3模型，并发现：（I）第三近邻反铁磁海森堡相互作用J3稳定了锯齿形反铁磁序;（II）第三近邻反铁磁海森堡对称非对角交换Γ1在决定磁矩的择优方向和产生自旋波隙方面起着关键作用.对该模型的精确对角化研究表明，抑制NN对称非对角交换作用Γ1和第三个NN Heisenberg相互作用J3可以实现Kitaev QSL.因此，我们不仅为研究Jeff=1/2磁体的磁性提出了一个强有力的一般方案，而且为在蜂窝状钌-α-RuCl 3中实现Kitaev QSL指出了未来的发展方向.
2016-12-02 cond-mat.str-el
Spin-orbit excitation energies, anisotropic exchange, and magnetic phases of honeycomb RuCl3
使用量子化学计算，我们揭示了新的光RuCl 3，蜂窝Kitaev自旋模型的实现建议的电子结构和磁性。结果发现，最近邻Kitaev交换K是弱于5d 5 Ir氧化物，但仍然大于其他有效的自旋耦合。电子结构的计算也表明铁磁性K的卤化物，这是支持的场依赖性磁化的详细分析。通过对扩展Kitaev-Heisenberg哈密顿量的精确对角化计算，我们还发现在外加磁场的作用下，RuCl 3可以从Z字形序跃迁到自旋液体基态.
2016-04-16 cond-mat.str-el
Magnon bound states vs. anyonic Majorana excitations in the Kitaev honeycomb magnet $α$-RuCl$_3$
纯Kitaev蜂窝模型在零磁场中包含一个量子自旋液体，而施加有限磁场诱导一个具有非阿贝尔任意子激发的拓扑自旋液体。后一相在Kitaev候选材料如$α$ $_3$中一直备受追捧.目前，存在两个竞争的情况下，这种化合物（$B=7-10$ T）的中间场相位，实验以及理论结果的基础上：（一）传统的多粒子磁激发整数量子数与（ii）马约拉纳费米子激发可能非阿贝尔性质的分数量子数。为了区分这些情况下的详细调查的激发宽场温度相图是必不可少的。在这里，我们提出的拉曼光谱数据揭示了低能量准粒子出现在中间领域，这是对比传统的自旋波激发的连续的分数激发。这些准粒子的温度演化表明，形成的束缚态的分数激发。
2019-10-02 cond-mat.str-el
Large field-induced gap of Kitaev-Heisenberg paramagnons in $α$-RuCl$_{3}$
蜂窝Kitaev-Heisenberg模型是一个量子自旋液体的源，它具有作为分数准粒子的Majorana费米子和规范通量激发。在寻找相关材料的过程中，$α$ $_{3}$最近成为主要候选物.在这里，我们揭示了极不寻常的低温热导率$κ$的$α$ -RuCl $_{3}$：超过磁场的$B_c\approx$ 7.5 T，$κ$增加了约一个数量级，导致在一个大的磁场依赖峰在约7 K，无论是在平面内以及平面外运输。这澄清了不寻常的磁场的依赖性明确地是严重散射的声子关闭假定的Kitaev-海森堡激发结合激烈的磁场诱导的变化的磁激发光谱的结果。特别地，出现了意想不到的大能隙，其随着磁场近似线性地增加，并且在18 T下达到非常大的$\hbarω_0/k_B\approx $ 50 K。
2017-03-24 cond-mat.str-el
Lessons from $α$-RuCl3 for pursuing quantum spin liquid physics in atomically thin materials
本综述以α-RuCl3为核心研究对象，梳理原子级厚度材料中Kitaev磁性与量子自旋液体的研究进展，总结相关实验技术与理论框架以指导二维量子自旋液体材料开发。
2025-11-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin-glass state and reversed magnetic anisotropy induced by Cr doping in the Kitaev magnet $α$-RuCl$_3$
研究取代系列Ru $_{1-x}$ Cr $_x$ Cl $_3$的磁性以确定从具有$J_{\rm eff} = 1/2$磁性Ru $^{3+}$离子的各向异性Kitaev磁体$α$ -RuCl $_3$到具有$S = 3/2$磁性Cr $^{3+}$离子的各向同性海森堡磁体CrCl $_3$的演变。单晶的磁化强度测量结果显示，在掺杂下的磁各向异性的逆转，我们认为，从各向异性Kitaev和非对角相互作用之间的竞争产生的Ru-Ru链接和近似各向同性的Cr-Ru和各向同性的Cr-Cr相互作用。此外，结合磁化强度，交流磁化率和比热测量清楚地表明，在有利于自旋玻璃状态的Ru $_{1-x}$ Cr $_x$ Cl $_3$的低掺杂的$x\backsimeq0.1$的$α$ -RuCl $_3$的长程磁序的不稳定。相应的冻结温度作为Cr含量的函数，在$x\backsimeq0.45$附近显示出宽的最大值。
2019-07-01 cond-mat.str-el
Evidence for distortion-induced local electric polarization in $α$-RuCl$_3$
本文通过X射线衍射、二次谐波产生和介电测量证明α-RuCl₃中存在畸变诱导的局域电极化，并揭示其源于电荷二聚化及短程自旋关联增强，为研究Kitaev材料电荷效应提供新平台。
2024-05-17 cond-mat.str-el
Magnetic Excitations and Continuum of a Field-Induced Quantum Spin Liquid in $α$-RuCl$_3$
我们报告太赫兹光谱的量子自旋动力学的$α$ -RuCl $_3$，一个系统接近Kitaev蜂窝模型，作为温度和磁场的函数。在$T_{s2}=62$ K处的结构相变之下发展出扩展的磁连续谱。随着$T_N=6.5$ K处的长程磁序的开始，谱重被转移到$\hbar ω_1 = 2.48$ meV处的定义明确的磁激发，这伴随着$\hbar ω_2 = 6.48$ meV处的较高能带。这两种激发在磁场中软化，在$B_c=7$ T的量子相变的信号，我们发现一个广泛的连续主导的动力学响应。在$B_c$之上，长程有序被抑制，在连续谱之上，各种涌现的磁激发演化。这些激发遵循明确的选择规则，并表现出明显的场依赖性，表征了场诱导的量子自旋液体的动力学性质。
2017-06-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Light-induced magnetization driven by interorbital charge motion in a spin-orbit assisted Mott insulator alpha-RuCl3
在蜂窝晶格自旋轨道辅助的莫特绝缘体α-RuCl 3中，莫特带隙以下的圆极化激发产生超快磁化。其中光生载流子起着重要的作用，它是通过降低原位库仑相互作用和自旋轨道相互作用的协同作用而产生的，从而实现绝缘体态。光载流子动力学的超快6- fs测量和量子力学分析澄清的机制，根据该机制，磁化出现从不同的t2 g轨道（dyz-dxz-dxy）的Ru 3+离子之间的相干电荷运动。这种超快磁化强度在反铁磁（AF）相被削弱，这与AF化合物中的逆法拉第效应大于顺磁化合物的一般趋势相反。这种温度依赖性表明，轨道间电荷运动的影响，在AF阶段的赝自旋旋转对称性破缺。
2022-09-14 cond-mat.str-el
Field-induced phase transitions of the Kitaev material $α$-RuCl$_3$ probed by thermal expansion and magnetostriction
高分辨率的热膨胀和磁致伸缩的测量进行$α$ $_3$的单晶中施加平行于Ru-Ru键的磁场。在垂直于蜂窝平面的方向上测量长度变化。我们的数据显示出明确的热力学特性的场诱导相变在临界场$μ_0H_{c1} = 7.8(2)$ T的反铁磁锯齿顺序被抑制。在更高的磁场下，磁致伸缩系数的扭结表示在$μ_0H_{c2} \approx 11$ T附近的额外相变。提取的Grüneisen参数显示了$H_{c1}$附近量子临界的典型特征，但也显示了$H_{c1}$以上的异常行为。我们比较我们的实验数据与线性自旋波计算采用最小Kitaev海森堡模型在半经典极限。大多数的显着特征是彼此一致的，然而，在$H_{c1}$以上的高场区域的特殊功能不能在我们的建模，因此建议一个真正的量子性质。我们构建了$α$ -RuCl $_3$的相图，显示了沿Ru-Ru键的面内场诱导的两个低温转变。
2020-06-29 cond-mat.str-el
Emergent low-energy thermodynamics and universal $B/T$ scaling in $α$-RuCl$_3$
Institute of Science and Technology Austria（奥地利科学技术研究院）；Department of Physics, Stockholm University（斯德哥尔摩大学物理系）；Laboratory of Atomic and Solid State Physics, Cornell University（康奈尔大学原子与固态物理实验室）；Canadian Institute for Advanced Research（加拿大高级研究院）；National High Magnetic Field Laboratory, Florida State University（佛罗里达州立大学国家高磁场实验室）；Department of Physics, University of Toronto（多伦多大学物理系）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；Institute for Theoretical Physics, Julius-Maximilians-Universität Würzburg（维尔茨堡大学理论物理研究所）；Würzburg-Dresden Cluster of Excellence ctd.qmat, Julius-Maximilians-Universität Würzburg（维尔茨堡大学维尔茨堡-德累斯顿卓越集群ctd.qmat）
本文通过对α-RuCl₃的高达35 T的比热强场研究，发现其低能热力学在磁场不接近c轴时呈现普适B/T标度，表明微扰Kitaev极限不适用于描述该体系低能热力学。
2026-10-14 cond-mat.str-el
Pressure-induced melting of magnetic order and emergence of new quantum state in alpha-RuCl3
在这里，我们报告的观察压力诱导的反铁磁（AFM）秩序的熔化和出现一个新的量子态的蜂窝晶格卤化物α-RuCl 3，一个候选化合物在量子自旋液体状态附近。我们的高压热容测量表明，AFM顺序顺利地融化在临界压力（Pc）为0.7 GPa。有趣的是，AFM转变温度显示出在Pc以下施加压力时的增加，与通常的相图形成鲜明对比，例如在非常规超导体的加压母体化合物中。此外，在高压阶段，观察到一个不寻常的稳定的磁阻。这些观察结果表明，高压相是在一个异国情调的间隙量子态，这是强大的压力高达140 GPa。
2017-09-24 cond-mat.str-el
Unconventional spin dynamics in the honeycomb-lattice material $α$-RuCl$_3$: high-field ESR studies
我们提出了高场电子自旋共振（ESR）研究的蜂窝晶格材料$α$ -RuCl $_3$，一个主要的候选人展示Kitaev物理。在$ab$平面上施加磁场，在锯齿形有序相中检测到两种反铁磁共振模式。一个非常丰富的激发光谱中观察到的场致量子顺磁相。所获得的数据与最近的数值计算结果进行了比较，强烈建议在$α$ -RuCl $_3$的自旋动力学的一个非常非常规的多粒子字符。最低能量ESR模式的频场图被发现与热力学测量所揭示的场致能隙的行为一致。
2017-12-01 cond-mat.str-el
Thermal and magnetoelastic properties of α-RuCl3 in the field-induced low temperature states
我们讨论了新的磁热，热膨胀和磁致伸缩数据在$α$ -RuCl $_{3}$单晶的温度场相图上的影响，并揭示了磁场依赖的表观能隙结构$Δ(H)$，当低温反铁磁秩序被抑制。我们发现，根据如何模拟的热膨胀数据，$Δ(H)$可以表现出立方场的依赖性，并保持有限的零场，与纯Kitaev模型主办巡回马约拉纳费米子和本地化$\mathbb{Z}_{2}$通量一致。我们的磁热效应数据提供了，低于$1\,\mathrm{K}$，明确的证据耗散现象在$H_{\mathrm{c}}$，吸烟枪的一阶相变。另一方面，我们的研究结果表明，从QSL到极化顺磁态以上$H_{\mathrm{c}}$的相变的支持很少。
2021-01-11 cond-mat.str-el
Resonant Inelastic X-ray Scattering from Electronic Excitations in $α$-RuCl$_3$ Nanolayers
本文通过Ru L₃边RIXS研究α-RuCl₃纳米层，发现厚度低于约7 nm时d-d激发发生红移和展宽，归因于表面RuCl₆八面体畸变，为二维材料电子激发研究开辟新途径。
2023-03-09 cond-mat.str-el
Scale-invariant magnetic anisotropy in RuCl$_3$ at high magnetic fields
该研究通过测量RuCl$_3$的磁致旋光系数，发现磁场与温度竞争决定磁响应且与交换能无关，揭示标度不变磁各向异性，为自旋液体态形成提供证据。
2020-05-08 cond-mat.str-el
High-field fate of the Kitaev quantum spin liquid in $α$-RuCl$_3$
Kyoto University（京都大学）；University of Tokyo（东京大学）；Tohoku University（东北大学）；Japan Atomic Energy Agency（日本原子能机构）；Institute of Science Tokyo（东京科学大学）
本研究通过最高24 T的强场比热测量，发现α-RuCl₃中的Kitaev量子自旋液体在~15 T的交叉点后仍存续于非微扰区域，直至磁化饱和值的90%处才向自旋极化态转变。
2026-08-20 cond-mat.str-el
Magnetism of Kitaev spin-liquid candidate material RuBr$_3$
卤化钌$α$ $_{3}$是Kitaev自旋液体的有希望的候选者。然而，描述$α$ -RuCl $_{3}$的微观模型仍然存在争议，部分原因是缺乏$α$ -RuCl $_{3}$的类似材料，这阻止了作为受控相互作用参数的函数的电子性质的跟踪。本文报道了RuBr $_{3}$的成功合成。材料$_{3}$ ~具有$_3$型结构（空间群：$R\overline{3}$），其中Ru $^{3+}$形成理想的蜂窝晶格.虽然RuBr $_{3}$具有负Weiss温度，但它在$T_\mathrm{N}=34$ K下经历锯齿形反铁磁转变，$α$ -RuCl $_{3}$也是如此。我们的分析表明，Kitaev和非Kitaev相互作用可以通过改变配体的位置在三卤化钌，这为探索Kitaev自旋液体提供了一个新的平台。
2021-09-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Controlling the magnetic state of the proximate quantum spin liquid $α$-RuCl$_3$ with an optical cavity
本研究利用光学腔的真空涨落和光与物质耦合，实现了对邻近量子自旋液体 $\alpha$-RuCl$_3$ 磁态的控制，可稳定多种磁相，并能在太赫兹波段仅靠真空涨落实现从锯齿形反铁磁到铁磁的转变，甚至通过少光子泵浦进入 Kitaev 量子自旋液体态。
2022-11-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.optics
Evidence for magnetic fractional excitations in a Kitaev quantum-spin-liquid candidate $α$-RuCl$_3$
$α$ -RuCl $_3$由于其接近Kitaev量子自旋液体（QSL）相和通过调节竞争相互作用接近它的可能性而被广泛研究。在这里，我们提出了第一个极化非弹性中子散射研究$α$ $_3$单晶探索散射连续体周围的$Γ$点的布里渊区中心，这是假设是从Kitaev QSL状态，但没有具体的证据。通过极化分析，我们发现当M点附近的自旋波激发在转变温度$T_{\rm N}$以上消失时，$Γ$点附近的纯磁连续激发对温度是鲁棒的。此外，通过用团簇微扰理论计算自旋-自旋动力学关联函数，我们得到了基于$K$ - $Γ$模型的磁色散谱，其中包含了-7.2 meV的铁磁Kitaev相互作用和5.6 meV的非对角相互作用.我们发现该模型不仅能再现M点附近的自旋波激发谱，而且能再现$Γ$点附近的非自旋波连续磁激发。这些结果提供了在$Γ$点附近存在源于Kitaev QSL态的分数激发的证据，并进一步支持$K$模型作为描述$α$ $_3$的有效最小自旋模型的有效性.
2022-02-11 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Intermediate Field Spin(on) Dynamics in $α$-RuCl$_3$
Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；Purdue University（普渡大学）；Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）
该研究通过非弹性中子谱揭示了α-RuCl₃在磁场下的分数化激发特性，发现其激发谱宽且平坦，与磁子衰变模型不符，支持分数化激发的存在。
2026-01-23 cond-mat.str-el
Nearest-neighbor Kitaev exchange blocked by charge order in electron doped $α$-RuCl$_{3}$
量子自旋液体可以在$α$-RuCl $_{3}$中实现，$_{3}$是一种具有大量自旋轨道耦合的蜂窝晶格磁性材料。此外，$α$ -RuCl $_{3}$是Mott绝缘体，这意味着在掺杂时可能会出现新的奇异相。在这里，我们研究了这种材料的电子结构时，插入与钾的光电子能谱，电子能量损失谱和密度泛函理论计算。我们在K $_{0.5}$ RuCl $_3$得到了稳定的化学计量。这引起了特殊的电荷交换，形成形式上的Ru $^{2+}$（4 $d^6$）和Ru $^{3+}$（4 $d^5$）。每个在$t_{2g}$壳层中具有一个空穴的Ru 4 $d^5$位被4 $d^6$特征的最近邻所包围，其中$t_{2g}$能级是满的并且是磁惰性的。因此，每种类型的Ru位点形成三角形晶格，并且原始蜂窝的最近邻相互作用被阻断。
2017-10-13 cond-mat.str-el
Anomalous thermal conductivity and magnetic torque response in the honeycomb magnet $α$-RuCl$_3$
我们报告了Kitaev-Heisenberg材料$α$ -RuCl $_3$的面内热导率（$κ$）和扭矩（$τ$）响应的异常行为。$κ$显示出显著的增强，超过H = 7 T时线性增长，其中磁序消失，而两个面内对称方向的$τ$显示出在相同场的异常。$κ$的温度和场依赖性比传统的声子和磁振子贡献复杂得多，并且要求我们调用非常规自旋激发的存在，其性质是与Kitaev模型在外加磁场中的神秘物理学相关的场诱导自旋液相的特征
2017-03-09 cond-mat.str-el
Novel magnetism on a honeycomb lattice in a-RuCl3 studied by muon spin rotation
测量了α-RuCl_3粉末样品的μ子自旋旋转，α-RuCl_3是一种层状材料，以前曾被认为是接近量子自旋液体基态的蜂窝晶格上的量子磁体。我们的数据揭示了两个不同的相变在11 K和14 K，我们解释为起源于发病的三维秩序和面内磁秩序，分别。我们确定，与密度泛函理论计算的帮助下，可能的μ子停止网站，并结合这些与偶极场计算表明，两个测得的μ子旋转频率是一致的两个不等价的μ子网站内的锯齿形反铁磁结构先前提出的。
2016-04-15 cond-mat.str-el
