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
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
Honeycomb-structure RuI3, a new quantum material related to α-RuCl3
Kitaev模型预测，量子自旋液体（QSL）将在某些特定条件下在低温下形成，并且经常寻找承载QSL状态的材料。层状蜂窝晶格材料α-RuCl 3已经成为显示Kitaev QSL态的主要候选者。在这里，我们描述了一种新的多晶型的RuI 3与层状蜂窝状晶格结构，在适度的高压和稳定的环境条件下合成。初步表征揭示了金属，顺磁性行为，没有长程磁序下降到0.35 K和一个异常大的T-线性的贡献，在低温下的热容。我们建议，这种RuI 3相，具有层状蜂窝晶格和强自旋-轨道耦合，提供了一个新的途径，量子材料的表征。
2021-08-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Local spin structure of the $α$-RuCl$_3$ honeycomb-lattice magnet observed via muon spin rotation/relaxation
我们报道了一个μ子自旋旋转/弛豫（$μ$ SR）的$α$ -RuCl $_3$蜂窝磁铁，这被认为是一个模型化合物的Kitaev海森堡相互作用的单晶样品的研究。从磁化率和比热测量推断，本样品在不同的临界温度$T_{\rm N}$随着温度的降低表现出连续的磁转变，最终落入$T_{\rm N}=7$ K反铁磁（7 K）相，已观察到的只有单晶样品与最少的堆垛层错。通过在零外场下进行的$μ$ SR测量，我们表明，这种行为起源于由蜂窝状平面堆垛层错引起的相分离，产生具有不同$T_{\rm N}$的多个域。我们还进行了$μ$ SR测量下的顺磁相的横向场，以确定从μ子Ru超精细参数的μ子网站。基于实验和计算的内部领域的μ子网站的两种可能的自旋结构推断从中子衍射数据的比较，我们建议一个调制的锯齿形自旋结构的7 K相，与有序的磁矩的幅度显着减少，从预期的轨道淬火自旋1/2状态。
2018-04-17 cond-mat.str-el
Magnetic properties of restacked 2D spin $\frac{1}{2}$ honeycomb RuCl$_3$ nanosheets
自旋$\frac{1}{2}$蜂窝材料由于其奇异的磁性和可能在量子计算中的应用而引起了人们的极大兴趣。然而，在所有当前材料中，面外相互作用干扰面内有序，因此仍然需要真正的2D磁性蜂窝系统。在这里，我们报告的剥离的磁性半导体$α$ -RuCl $_3$的第一卤化物单层和自旋$\frac{1}{2}$蜂窝状排列的乱层堆叠RuCl $_3$单层的磁性表征。剥离是基于还原锂化/水合的方法，这导致了由于电子注入层的自旋$\frac{1}{2}$状态的破坏而导致的合作磁性的损失。在氧化处理之后，恢复与本体类似的合作磁性。重新堆叠的单层的氧化球团在T $_N$ = 7 K时在面内方向上具有磁性转变，而在面外方向上的磁性与本体$α$ -RuCl $_3$有很大不同。因此，RuCl $_3$的宏观颗粒表现为在堆叠方向上没有任何对称关系的单层堆叠。有意引入乱层无序来操纵RuCl $_3$的自旋结构，对于研究Kitaev-Heisenberg模型预测的阻挫磁性和复杂磁序具有重要意义。
2016-03-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Anisotropic susceptibilities in the honeycomb Kitaev system $α$-RuCl$_{3}$
磁性绝缘体$α$ $_{3}$是在准二维蜂窝晶格上实现Kitaev相互作用的一个很有希望的候选者。我们对$α$ $_{3}$单晶进行了广泛的磁化率测量，包括面内纵向和横向磁化率的角度依赖性，这揭示了蜂窝平面内的单向各向异性。通过将实验结果与具有键各向异性的Kitaev-Heisenberg- $Γ$自旋哈密顿量的高温展开进行比较，我们发现与所观察到的相移和角分辨磁化率的周期性非常一致。在这个模型中，我们表明，平面内和平面外磁化率之间的显着差异，以及有限的横向磁化率植根于强对称非对角$Γ$自旋交换。通过从实验数据中提取相关的居里-外斯截距来量化模型哈密顿量中其他项之间的$Γ$耦合和关系。
2018-03-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Structure transition and zigzag magnetic order in Ir/Rh-substituted honeycomb lattice RuCl3
本研究通过磁化与中子衍射实验，探究Ir/Rh取代蜂窝晶格α-RuCl₃的结构与磁有序特征，发现其结构转变与锯齿形自旋有序波矢与母体一致，但磁矩与倾斜角降低，为量子自旋液体研究提供了新途径。
2023-10-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ultralow-temperature thermal conductivity of the Kitaev honeycomb magnet $α$-RuCl$_3$ across the field-induced phase transition
近年来，在强磁场下Kitaev蜂窝状磁体$α$ -RuCl $_3$中是否存在量子自旋液体的争论日益激烈。为了研究这个问题，我们对$α$单晶进行了低至80 mK和高至9 T的超低温热导率测量。我们的实验清楚地表明，在$H_c$ $\approx$ 7.5 T，以上的锯齿形磁序被完全抑制发生场诱导的相变。在7.5 T处的热导率最小值归因于磁涨落对声子的强烈散射。最重要的是，在7.5 T以上，我们没有观察到来自无隙磁激发的热导率的任何显著贡献，这对$α$ $_3$的高场相的性质施加了强约束。
2017-09-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
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
Contrasting structural reversibility and magnetic correlations in isostructural honeycomb magnets CrCl$_3$ and $α$-RuCl$_3$
Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）
研究通过中子单晶衍射对比CrCl$_3$和$α$-RuCl$_3$的结构与磁性行为，发现结构和磁性响应差异源于层间滑动能与电子结构的相互作用。
2026-05-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetization processes of zigzag states on the honeycomb lattice: Identifying spin models for $α$-RuCl$_3$ and Na$_2$IrO$_3$
我们研究了扩展的海森堡-Kitaev模型在蜂窝晶格上的场致磁化过程，考虑到非对角和长程交换相互作用，使用Monte-Carlo模拟，经典能量最小化和自旋波理论相结合。我们考虑了一些不同的参数集，以前提出来描述的磁性行为的$α$ -RuCl $_3$和Na $_2$ IrO $_3$与它们的反铁磁锯齿形基态。通过对这些参数集进行分类，我们揭示了三种不同的机制的存在，以稳定之字形状态，不同的最近邻Kitaev相互作用的符号，长程相互作用的作用，和非对角$Γ_1$相互作用的大小。虽然实验上很难区分在零场，我们发现，这三种不同的情况下导致显着不同的磁化过程中施加的磁场。特别是，我们表明，一个相当大的非对角相互作用$Γ_1 > 0$自然解释了在$α$ -RuCl $_3$中观察到的强各向异性场响应，而不需要在有效的$g$张量的强各向异性。此外，对于一般的场方向，它导致具有有限横向磁化的高场状态，这在$α$ $_3$中应该是可观察到的。
2017-09-01 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Understanding the magnetic interactions of the zig-zag honeycomb lattice: Application to $α$-RuCl$_3$
University of North Florida（北佛罗里达大学）
本研究采用Holstein-Primakoff展开分析锯齿形蜂窝晶格的多种交换相互作用对自旋动力学的影响，结合$α$-RuCl₃的实验数据验证了Heisenberg模型的主导作用，还发现阻挫系统中存在方向依赖的Dirac节点。
2023-12-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Large Thermal Hall Effect in $α$-RuCl$_3$: Evidence for Heat Transport by Kitaev-Heisenberg Paramagnons
磁场中的蜂窝Kitaev模型是拓扑量子自旋液体的一个来源，其具有作为分数准粒子的Majorana费米子和规范通量激发。我们目前的实验结果的材料$α$ -RuCl $_{3}$的热霍尔效应，最近出现作为一个主要的候选人实现这样的物理。在温度高于长程磁有序$T\gtrsim T_N\approx8$ K时，我们观察到与垂直于蜂窝层的磁场$B$相当大的正横向热导率$κ_{xy}$，其随$B$线性增加。在升高温度时，$κ_{xy}(T)$强烈地增加，在30 K附近表现出宽的最大值，并且最终在$T\gtrsim 125$ K处变得可忽略。值得注意的是，纵向热导率$κ_{xx}(T)$表现出相当大的正热磁电阻效应。因此，我们的研究结果提供了明确的证据，纵向和横向的磁热传输和支持的非常规性质的准粒子在顺磁相的$α$ -RuCl $_{3}$。
2018-03-21 cond-mat.str-el
Phase Diagram of $α$-RuCl$_3$ in an in-plane Magnetic Field
本文研究了层状蜂窝晶格材料$α$ -$_3$中低温磁相随面内磁场的变化。在零场，这种材料的顺序低于7 K的磁性与所谓的锯齿形顺序内的蜂窝状平面。中子衍射数据表明，一个相对较小的2 T的外加磁场足以抑制人口的磁畴中的锯齿形链沿磁场方向运行。我们发现由于Z字形有序而产生的磁峰强度随着磁场的增加而不断受到抑制，直到它们在$μ_o$ H $_c$ =8 T时消失。在更高的领域（8 T以上）的锯齿状秩序被破坏，而体磁化强度和热容的测量表明，该材料进入一个状态与间隙的磁激发。我们讨论了在我们的研究中获得的磁相图的背景下的量子相变。
2017-03-24 cond-mat.str-el
Exchange interactions in $d^{5}$ Kitaev materials: From Na$_2$IrO$_3$ to $α$-RuCl$_3$
本文研究了赝自旋二分之一$d^{5}$离子在共边八面体蜂窝晶格中的交换作用。各种交换渠道，包括哈伯德U，电荷转移激发，循环交换被认为是。包括$t_{2g}$轨道内以及$t_{2g}$和$e_g$轨道之间的跳跃。特别注意三角晶场$Δ$交换参数的影响。在广泛的$Δ$范围内，所获得的交换汉密尔顿量由铁磁Kitaev相互作用K主导。结果发现，接近电荷转移绝缘体制度和小$Δ$的参数区域是最有希望实现Kitaev自旋液相。在此基础上讨论了两种典型的蜂窝材料Na $_2$ IrO $_3$和$α$ -RuCl $_3$.我们已经发现，这两种材料共享占主导地位的铁磁K和积极的非对角$Γ$值。然而，它们的Heisenberg J项具有相反的符号：Na $_2$ IrO $_3$中的AFM J>0和$α$ -RuCl $_3$中的FM J<0.这就产生了不同的磁涨落，导致了它们不同的磁化行为和自旋激发谱。在$α$ -RuCl $_3$中强调了由于大FM J而导致的与FM状态的接近。这两种材料的交换耦合之间的差异源于相反的$Δ$值，表明晶体场可以作为一个有效的控制参数来调节$d^{5}$自旋轨道莫特绝缘体的磁性。
2022-06-09 cond-mat.str-el
Pressure-tuning of $α$-RuCl$_3$ towards the ideal Kitaev-limit
我们报告发现了一个有趣的压力驱动相变层状Kitaev材料$α$ -RuCl $_3$。通过分析高质量单晶的布拉格散射和漫散射，我们揭示了整个晶体层堆叠的集体重组。重要的是，这种转变也影响RuCl $_3$蜂窝层的结构，其获得高三角对称性，具有3.41 μ m的单个Ru-Ru距离和92.8°的单个Ru-Cl-Ru键角。因此，流体静压允许将$α$ $_3$的结构调整得更接近理想的Kitaev极限。高对称性相也可以通过双轴应力来稳定，这可以解释先前报道的相互矛盾的结果，更重要的是，使得高对称性相可以用于各种实验。
2022-09-17 cond-mat.str-el
Field evolution of magnons in $α$-RuCl$_3$ by high-resolution polarized terahertz spectroscopy
Kitaev量子自旋液体（KSL）是一种理论上预测的物质状态，其分馏准粒子不同于有序磁体中的基本激发玻色子。层状蜂窝状反铁磁体$α$ $_3$是KSL候选材料，因为它可以通过施加面内磁场被驱动到磁无序相，其中$H_c \sim 7$ T.在这里，我们报告的磁激发光谱的这种材料的高分辨率时域太赫兹（THz）光谱的详细表征。我们观察到两个尖锐的磁振子共振，其频率和振幅表现出不连续性作为所施加的磁场的函数，以及两个更广泛的峰值在更高的能量。低于Néel温度，我们发现，线性自旋波理论可以解释所有这些基本特征的频谱时，$C_3$打破扭曲的蜂窝晶格和结构域的存在被考虑在内。
2018-10-05 cond-mat.str-el
Field-induced intermediate ordered phase and anisotropic interlayer interactions in $α$-RuCl$_3$
在$α$ $_3$中，在蜂窝状平面内施加的外部磁场可以诱导从磁有序状态到无序状态的转变，这可能与Kitaev量子自旋液体有关.在零磁场下，具有最小层错的单晶体呈现面内锯齿形反铁磁有序的低温态，在垂直于蜂窝面的方向上呈现三层周期性。在这里，我们提出了角度依赖的磁化强度，交流磁化率，和热输运数据，证明了存在一个额外的中间场有序状态的领域低于过渡到无序相。中子衍射结果表明，该相的磁结构在垂直于蜂窝面的方向上具有六层周期性。理论上，中间有序相可以通过在三维自旋模型中包括层之间的自旋各向异性耦合来解释。总之，这证明了$α$ $_3$中层间交换相互作用的重要性.
2021-02-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Field-induced quantum criticality in the Kitaev system $α$-RuCl$_3$
$α$ -RuCl $_3$已经吸引了巨大的关注，因为它已被提出作为一个主要的候选人，研究类似于Kitaev的蜂窝晶格自旋液体的分馏磁激发。我们已经进行了详细的比热调查，在温度下降到$0.4$ K，在施加的磁场高达$9$ T的领域平行于$ab$平面。我们发现，零场反铁磁序的抑制，以及增加的低温比热，与增加的领域高达$μ_0H_c\approx 6.9$ T。在$H_c$以上，磁对低温比热的贡献被强烈抑制，这意味着自旋-激发能隙的打开。我们的数据指向一个场诱导量子临界点（QCP）在$H_c$，这是由$H_c$附近的普遍标度行为的支持。值得注意的是，数据还揭示了一个小的特征能量尺度远低于PDMATHAMT ~meV以上的激发光谱的定性变化的存在。我们将数据与基于$J_1$ - $K_1$ -$Γ_1$- $J_3$蜂窝模型的理论计算相关联。
2017-04-11 cond-mat.str-el
Low temperature enhancement of ferromagnetic Kitaev correlations in α-RuCl3
在蜂窝状材料$α$ -RuCl 3中出现了相邻磁矩之间的Kitaev型相互作用。然而，这些Kitaev相互作用是否是铁磁性或反铁磁性的争论。与电子能量损失谱（EELS），我们研究了最低的激发整个莫特-哈伯德间隙，其中涉及的d4三重态的最终状态，因此是敏感的最近邻自旋自旋相关。在低温下，这些三重态的光谱权重强烈增强，根据光学数据。我们表明，磁关联函数，确定此EELS光谱权重是直接相关的Kitaev型自旋-自旋相关器和温度依赖性同意非常好的微观磁哈密顿量的结果$α$ -RuCl 3与铁磁Kitaev耦合。
2017-09-08 cond-mat.str-el
Structural Transition and Magnetic Anisotropy in $α$-RuCl$_{3}$
本研究通过X射线衍射与磁化率实验，揭示α-RuCl₃的低温结构相变及对称性恢复规律，阐明磁相互作用对结构的敏感性，为解释其样品依赖性提供依据。
2023-11-07 cond-mat.str-el
Theoretical study of the crystal and electronic properties of $α$-RuI$_3$
具有二维Ru蜂窝状亚晶格的材料$α$-RuCl $_3$引起了相当大的关注，因为它可能是Kitaev量子自旋液体（QSL）的实现。最近，在中等高压下制备了一种新型蜂窝材料$α$ -RuI $_3$，并且在环境条件下稳定。然而，与$α$-RuCl $_3$不同，$α$-RuI $_3$据报道是一种没有低至$0.35$ K的长程磁序的顺磁性金属.本文从理论上研究了准二维$α$-RuI $_3$的结构和电子性质。首先，基于第一性原理密度泛函理论（DFT）计算，发现ABC堆叠蜂窝层$R\overline{3}$（No.148）结构是$α$-RuI $_3$沿$c$ -轴的最可能堆叠顺序。此外，$R\overline{3}$和$P\overline{3}1c$都是动态稳定的，因为在声子色散谱中没有获得虚频模式。此外，可以自然地理解$α$-RuI $_3$与$α$-RuCl $_3$相比的不同物理行为. Ru $4d$和I $5p$轨道之间的强杂化降低了有效原子哈伯德排斥$U$，导致RuI $_3$的电子比RuCl $_3$更少地局域化。因此，有效排斥$U$从Cl减少到I，导致$α$-RuI $_3$的金属性质。基于密度泛函理论（DFT）+ $U$（$U_{\rm eff} = 2$ eV），加上自旋轨道耦合（SOC），我们得到了$α$-RuCl $_3$的自旋轨道Mott绝缘行为和$α$-R…
2022-01-27 cond-mat.str-el
The monoclinic crystal structure of $α$-RuCl$_3$ and the zigzag antiferromagnetic ground state
层状蜂窝状磁体α-RuCl 3已被提出作为实现Kitaev自旋模型的候选物，该自旋模型具有自旋轨道纠缠jeff=1/2 Ru 4+磁矩之间的强阻挫、键依赖、各向异性相互作用。在这里，我们报告了一个详细的研究三维晶体结构，结合结构弛豫计算上的非孪晶的X射线衍射。我们考虑了几种模型的蜂窝层的堆叠，并找到证据的晶体结构与单斜晶胞对应的堆叠层的单向面内偏移，偶尔在平面内滑动堆垛层错，与目前假设的三角3层堆叠周期性。我们报告电子能带结构计算的单斜结构，找到支持的适用性的杰夫=1/2图片一旦自旋轨道耦合和电子相关。我们建议，在单斜电池中沿对称不等价键的各向异性交换的幅度的差异可以提供一个自然的机制来解释在粉末非弹性中子散射中观察到的自旋间隙，与基于三重对称三角结构的自旋模型相反，该模型预测线性自旋波理论中的无间隙谱。我们对粉末和叠层晶体的磁化率测量以及中子粉末衍射表明，在TN ~ 13 K处存在单一的磁转变。的中子数据的分析提供了证据的锯齿形磁序在蜂窝层与层之间的反铁磁堆叠。在高达60 T的脉冲磁场中对堆叠单晶的磁化测量显示出约8 T的平面内场的单一转变，随后是逐渐的、渐近的磁化饱和，作为强各向异性交换相互作用的特征。
2015-12-15 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
Dirac and Chiral Quantum Spin Liquids on the Honeycomb Lattice in a Magnetic Field
基于最近对$α$ -RuCl $_3$的实验观察，我们研究了蜂窝晶格上的$K$ - $Γ$模型在外加磁场中的性质.通过从粒子表象和变分蒙特卡罗计算，我们再现了从锯齿形磁序到场致无序相的相变。这种状态的性质主要取决于场的取向。对于蜂窝状平面中的特定场方向，我们发现了一种无隙的狄拉克自旋液体，与最近对$α$ -RuCl $_3$的实验一致。对于一定范围的面外场，我们预测存在Kalmeyer-Laughlin型手性自旋液体，它将表现出整数量子化的热霍尔效应。
2018-05-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Low-temperature crystal and magnetic structure of $α$-RuCl3
研究了Kitaev自旋液体候选物$α$ $_3$的单晶，以确定低温体性质、结构和磁基态。X射线衍射数据的改进表明，低温晶体结构由空间群$C2/m$描述，具有表现出小于0.2 \%的面内畸变的接近完美的蜂窝晶格。在$T_{N}$ = 7~K时，生长的单晶只有一个尖锐的磁转变。低于该温度的磁序表现出$k$ =（0，1，1/3）的传播矢量，这与$C2/m$晶胞的3层堆叠一致。在高达14 K的较高温度下，可以通过晶体的变形来引入磁性转变，这导致晶体中具有2层堆叠序列的区域。最佳拟合的对称性允许的磁性结构的生长的晶体表明，自旋位于$ac$平面，在每个蜂窝层中的锯齿形配置。三层重复面外结构可以被细化为120 $^o$螺旋级或自旋方向远离$a$轴35 $^o$的共线结构。共线自旋配置产生稍微更好的拟合，并且也是物理上优选的。在任一结构中的平均有序矩小于0.45（5）$μ_B$/Ru $^{3+}$离子。
2016-04-07 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
Magneto-optical study of metamagnetic transitions in the antiferromagnetic phase of $α$-RuCl$_3$
$α$ -RuCl $_3$是一种很有前途的候选材料，可以实现迄今为止难以实现的量子自旋液体基态。然而，在低温下，不同的交换相互作用的共存耦合到反铁磁锯齿（ZZ）有序状态的有效赝自旋。自旋结构的低场演化仍然是一个有争议的问题，蜂窝平面内的磁各向异性是一个开放的和具有挑战性的问题。在这里，我们研究了二阶磁光效应、磁性线性二向色性和磁性线性双折射对ZZ序参量的影响。我们的研究结果阐明了$α$ -RuCl $_3$的ZZ相中变磁跃迁的存在和性质.我们的实验观察表明，存在初始磁畴再布居随后由自旋翻转过渡小面内施加磁场（$\approx$ 1.6 T）沿特定的结晶方向。此外，使用磁光的方法，我们检测到最近报道的出现的场诱导的中间阶段之前，抑制ZZ订单。我们的研究结果揭示了各种角度依赖的面内变磁性转变的细节，量化了$α$ -RuCl $_3$中存在的键各向异性相互作用
2022-01-08 cond-mat.str-el
Tuning the magnetic properties of Kitaev materials via the antiferromagnetic proximity effect: Novel phases and application to an $α$-RuCl$_3$/MnPS$_3$ bilayer
Arizona State University（亚利桑那州立大学）；Munich Center for Quantum Science and Technology（慕尼黑量子科学与技术中心）
通过反铁磁近邻效应调控Kitaev材料的磁性，发现新相态，应用于α-RuCl₃/MnPS₃双层结构。
2026-10-26 cond-mat.str-el
Re-investigation of Moment Direction in a Kitaev Material $α$-RuCl$_{3}$
本研究通过X射线衍射和共振弹性X射线散射研究两种不同磁转变温度的$\alpha$-RuCl$_3$晶体，发现二者虽结构畴状态不同但之字形磁结构和磁矩方向一致，表明层内磁哈密顿量基本不受T$_N$影响。
2024-03-07 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
Magnetic thermal conductivity far above the Néel temperatures in the Kitaev-magnet candidate $α$-RuCl$_{3}$
我们研究了磁状态接近Kitaev蜂窝模型的$α$ $_{3}$的纵向热导率、自旋磁化率和磁比热。我们发现热导率的温度依赖性在100 K附近表现出一个额外的峰，该峰远高于声子峰温度（$\sim$ 50 K）。较高温度的峰值位置与Kitaev耦合的温度标度相当，而不是低于15 K的Néel温度。在本研究中使用的所有五个样品中观察到额外的热传导，并且发现其对$α$ $_{3}$的结构相变相当免疫，这表明其与声子不同的起源。结合磁比热的实验结果，我们的输运测量强烈地表明，在热导率的高温峰归因于巡游自旋激发与Kitaev耦合的$α$ -RuCl $_{3}$。磁热导率的动力学近似在100 K下产生$\sim$ 20 nm的平均自由程，这比最近的Ru-Ru距离（$\sim$ 3 nm）长得多，表明Kitaev耦合驱动的磁激发的长距离相干传播。
2017-05-14 cond-mat.str-el
Spin-strain interactions under hydrostatic pressure in $α$-RuCl$_3$
本研究通过高达1.16 GPa的超声测量，揭示了静水压对$α$-RuCl$_3$声学性质和$H$-$T$相图的显著影响，发现其抑制三维磁序并诱导二聚化转变，为Kitaev磁体的自旋-应变相互作用提供了新见解。
2025-03-06 cond-mat.str-el
Topological edge states in single layers of honeycomb materials with strong spin-orbit coupling
本文研究了具有强自旋轨道耦合（SOC）的单层蜂窝材料$α$ $_3$和A $_2$ IrO $_3$（A=Li，Na）中可能的边缘态。这些二维系统表现出线性分散的一维（1D）的边缘状态时，他们的1D边界形成锯齿形。利用基于Hubbard U和SOC的第一性原理能带结构计算的有效紧束缚模型，我们在带中心和带边界找到了简并的边缘态。介绍了手征对称性和时间反演对称性在其中的作用。实验签名和影响的障碍的影响进行了讨论。
2016-05-16 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
Sweet spot in the RuCl$_3$ magnetic system: nearly ideal $j_{\mathrm{eff}}\!=\!1/2$ moments and maximized $K/J$ ratio under pressure
本研究针对Kitaev-Heisenberg量子磁体中最大化Kitaev与Heisenberg相互作用比值的目标，通过量子化学计算发现高压下RuCl₃新晶相的K/J比值约100，且近乎理想jₑff=1/2矩，为实现Kitaev自旋液相提供了高潜力材料平台。
2023-02-01 cond-mat.str-el
Antiferromagnetic resonance and terahertz continuum in $α-$RuCl$_3$
我们报告测量的光吸收的Z字形反铁磁体$α$ -RuCl $_3$作为温度的函数，$T$，磁场，$B$，和光子能量，$\hbarω$在$\sim$ 0.3至8.3毫电子伏，使用时域太赫兹光谱。极化测量表明，在2 ~ 300 K温度范围内，蜂窝状平面内的三重旋转对称性被破缺。在$B=0$中，我们发现当冷却到7 K的内尔温度以下时，在2.56 meV处有一个尖锐的吸收峰，我们将其确定为零波矢磁振子的磁偶极激发，或反铁磁共振（AFMR）。随着$B$的应用，随着长程磁序以与过渡到自旋无序相一致的方式丢失，AFMR加宽并向较低频率偏移。从直接的，内部校准的测量的AFMR光谱权重，我们把一个上限的贡献$dc$磁化率从磁激发连续。
2017-10-09 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
Strong correlation effects observed by an ANN-MFT encoder trained on $α$-RuCl$_3$ high magnetic field data
$α$ -RuCl 3是一种磁性绝缘体，表现出可能在Kitaev蜂窝模型中发现的量子自旋液相。确定哈密顿参数的许多努力都集中在低磁场有序相上。我们在高磁场极限下研究了这个问题，在那里平均场理论是更合理的.我们通过结合可用的磁化、扭矩和扭转数据集，从超过200，000个低维数据点中机器学习模型参数来实现这一点。我们的机器，人工神经网络平均场理论（ANN-MFT）编码器，通过一个完全连接的时间反演协变（等变）神经网络映射热力学条件（温度和场矢量）模型参数，然后预测可观察到的值使用平均场理论。为了训练机器，我们使用PyTorch通过平均场理论启用反向传播，并使用Newton-Raphson方法的纯PyTorch实现。在$20$ K和$34.5$ T的结果是一致的，在文献中的其他参数推断研究在低磁场，但惊人的幅度，规模与温度从1.3 K到80 K的$34.5-60$ T范围内。我们的结论是，数据呈现的物理超出了平均场理论的范围，并且强相互作用主导了$α$ -RuCl $_3$的物理直到至少60特斯拉的场强。
2023-01-03 cond-mat.str-el
Pressure-tuned magnetic interactions in honeycomb Kitaev materials
一系列的蜂窝晶格化合物已被提出和研究的拓扑Kitaev自旋液体的搜索。然而，这些潜在的Kitaev材料的磁哈密顿量中相当大的海森堡相互作用和额外的磁交换允许的各向异性将它们从纯Kitaev自旋液体状态推离。特别是Kitaev-海森堡耦合比在这方面是必不可少的。利用先进的量子化学方法，我们研究了几种蜂窝状化合物（Na $_2$ IrO $_3$，$β$ -Li $_2$ IrO $_3$，和$α$ -RuCl $_3$）的磁耦合比与压力的关系.我们发现，海森堡和Kitaev项的影响不同的均匀压力或应变：Kitaev分量增加更迅速地比海森堡对应。这提供了一种情况，其中施加压力或应变可以稳定这种材料中的自旋液体。
2018-02-04 cond-mat.str-el
Spin waves and stability of zigzag order in the Hubbard model with spin-dependent hopping terms - Application to the honeycomb lattice compounds ${\rm Na_2 Ir O_3}$ and ${\rm α- Ru Cl_3}$
在含有自旋相关跳跃项的哈伯德模型中研究了蜂窝晶格上锯齿有序态的自旋波。紧急Kitaev，海森堡，Dzyaloshinskiii-Moriya，和非对角自旋相互作用的锯齿状秩序的稳定性的作用进行了研究。虽然DM的相互作用被发现不稳定的锯齿形顺序，二次自旋相关的跳跃项（与结构扭曲）被示出强烈稳定的锯齿形顺序，并占磁晶各向异性，易轴，和自旋波间隙。计算的自旋波色散和能量标度与$\rm α- RuCl_3$和$\rm Na_2 Ir O_3$上的非弹性中子散射测量结果符合得很好。
2018-08-23 cond-mat.str-el
Kitaev quantum spin liquid - concept and materialization
十年前，Alexei Kitaev在二维蜂窝晶格上提出了一个精确可解的$S$ = 1/2模型，其中自旋分解为Majorana费米子，并在基态形成拓扑量子自旋液体（QSL）。人们很快就认识到，由于电子关联和自旋轨道耦合的相互作用，具有蜂窝结构的复杂铱氧化物和氯化钌家族是磁性绝缘体，并容纳了Kitaev模型的基本成分。这引发了一场竞赛，以实现Kitaev QSL和捕获马约拉纳费米子的签名。在这篇综述中，我们提供了一个广泛的视角，这一迅速发展的领域，包括理论，材料和实验。我们首先总结了Kitaev QSL基态的理论背景和利用自旋-轨道纠缠$J_{\rm eff}$ = 1/2矩实现它的方法。随后是候选材料及其磁性的概述，包括Na $_2$ IrO $_3$、$α$、$β$、$γ$ -Li $_2$ IrO $_3$、$α$ -RuCl $_3$和H $_3$ LiIr $_2$ O $_6$ .最后，我们回顾了Kitaev QSL搜索的最新令人兴奋的进展。特别地，H-$_3$、LiIr $_2$ O-$_6$和$α$ -RuCl $_3$在外加磁场中显示出QSL态的特征，而$α$ -RuCl $_3$具有与自旋分馏一致的不寻常的磁激发和热输运性质.
2019-03-19 cond-mat.str-el
Mechanism for subgap optical conductivity in honeycomb Kitaev materials
受最近$α$ $_3$中太赫兹吸收测量的启发，我们发展了蜂窝晶格上Kitaev模型描述的材料电磁吸收理论。我们推导了最近邻跳跃哈密顿量中二阶极化算符的机制。利用Kitaev蜂窝模型的精确结果，我们计算了电偶极跃迁对应的极化动力学关联函数和磁偶极跃迁对应的自旋动力学关联函数.
2018-04-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Pressure-induced formation of rhodium zigzag chains in the honeycomb rhodate Li$_2$RhO$_3$
我们用粉末X射线衍射研究了压力对蜂窝状铑酸锂$_2$ RhO $_3$晶体结构的影响。我们观察到低压（$P$ $<$ $P_{c1}$ = 6.5 GPa）和高压（$P$ $>$ $P_{c2}$ = 14 GPa）区域对应于单斜$C2/m$对称性，而在中压下观察到相混合物。在$P$ $>$ $P_{c2}$中，蜂窝状结构变得扭曲，并且具有形成沿结晶学$a$方向拉伸的Z字形链的短Rh-Rh键。这与在$α$-Li $_2$ IrO $_3$和$α$-RuCl $_3$的三斜高压多晶型物中观察到的二聚模式相反.密度泛函理论计算在不同的压力条件下表明，所观察到的铑链图案是不预期在静水压力下，但可以通过假设各向异性的压力条件下重现。
2019-05-13 cond-mat.str-el
Quantum spin liquid signatures in Kitaev-like frustrated magnets
受最近对$α$ -RuCl $_3$的实验的启发，我们研究了一种可能的量子自旋液体基态的蜂窝晶格自旋模型与键相关的相互作用。我们考虑$K-Γ$模型，其中$K$和$Γ$分别代表蜂窝晶格上自旋1/2矩之间的Kitaev相互作用和各向异性相互作用.利用无限密度矩阵重整化群（iDMRG），我们提供了令人信服的证据量子自旋液体相的存在，在一个扩展区域的相图。特别地，我们使用传输矩阵谱来显示具有良好定义的二维色散的两粒子激发的演化，这是量子自旋液体的一个强签名。这些结果与马约拉纳平均场理论的预测进行了比较，并用于推断准粒子激发谱。此外，我们计算的动力学结构因子，使用有限大小的集群计算，并表明，结果类似于在$α$ -RuCl $_3$中子散射实验中看到的散射连续。我们讨论了这些结果，根据最近和未来的实验。
2018-02-14 cond-mat.str-el
Sub-gap optical response across the structural phase transition in van der Waals layered α-RuCl$_3$
我们报告的磁性，热力学，热膨胀，和详细的光学实验上的层状化合物$α$ -RuCl $_3$专注于太赫兹和子带隙光学响应的结构相变从单斜高温菱面体的低温结构，其中的堆叠顺序的分子层被改变。这种类型的相变是各种三卤化物在层状蜂窝型结构中结晶的特征，并且到目前为止是独特的，因为低温相表现出更高的对称性。一个动机是通过研究温度和温度引起的变化来揭示自旋轨道激发的微观本质。我们记录了一些非常不寻常的发现：一个特征的两步滞后的结构相变，伴随着显着的变化的反射率。一个电子激发，它出现在一个狭窄的温度范围内，正好穿过结构相变，和一个复杂的介电损耗谱在太赫兹制度，这可能表明Kitaev物理学的残余。尽管单斜晶系到菱面体相变的对称性发生了显著变化，但声子本征频率和大多数自旋轨道激发并没有受到强烈影响。显然，单分子层的对称性决定了大多数激发的本征频率。最后，从这种结合太赫兹，远红外和中红外研究，我们试图阐明迄今未解决的低能量（<1 eV）的钌$4d^5$电子在$α$ $_3$的电子结构。
2018-05-14 cond-mat.str-el
Angle-dependent thermodynamics of $α$-RuCl$_3$
通过测量磁Grüneisen参数$Γ_B$和比热$C$，研究了Kitaev蜂窝磁铁$α$ -RuCl $_3$在不同面内磁场方向下的热力学。我们确定了两个临界场$B_c^{\rm AF1}$和$B_c^{\rm AF2}$，分别对应于两个磁有序状态之间的过渡和磁有序向量子顺磁状态的损失。的$B_c^{AF2}$相边界揭示了一个狭窄的区域的磁场，其中的有序相的逆熔化可能发生。对于平面内场的任何方向，在$B_c^{\rm AF2}$以上没有检测到额外的跃迁，尽管在$8-10$ T处系统地观察到$Γ_B$中的肩部异常。大的场致熵效应意味着在低场和/或强场依赖的声子熵的额外的低能量激发。我们的研究结果建立了$α$ -RuCl $_3$在高磁场中的普遍特征，并对该材料中存在场诱导Kitaev自旋液体提出了挑战。
2021-01-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Effective model with strong Kitaev interactions for $α$-${\rm RuCl_3}$
本文用精确数值对角化方法计算了蜂窝晶格磁体$α$ -RuCl $_3$的三个从头计算模型和一个从头计算导向模型的动力学自旋结构因子。我们还利用热纯量子态计算了热容、最近邻自旋-自旋关联函数和静态自旋结构因子随温度的变化关系。从这四个有效模型得到的结果中，我们发现，即使在低温下磁序是稳定的，在$Γ$点的强度在DSFs增加NN自旋相关。此外，我们发现，这四个模型未能解释热容测量，而四个模型中的两个成功地解释非弹性中子散射（INS）实验。在四种模型中，随着温度的降低，热容在高温处出现一个显著的峰值，此时NN自旋-自旋关联函数增大。然而，与实验观察到的相比，热容的峰值温度太低。为了解决这些差异，我们提出了一个有效的模型，包括强铁磁Kitaev耦合，我们表明，该模型定量再现INS实验和热容测量。为了进一步研究所提出的模型的充分性，我们计算了极化太赫兹光谱的场依赖性，再现了实验结果：自旋能隙激发存活到一个起始场，其中磁序消失，高场区域的响应几乎是线性的。基于这些数值结果，我们认为$α$ -RuCl $_3$中的低能磁激发主要是由NN对之间的非对角相互作用和弱Heisenberg相互作用所表征，而不是由强Kitaev相互作用所表征.
2019-06-06 cond-mat.str-el
Strongly electron-correlated semimetal RuI$_3$ with a layered honeycomb structure
在高压下合成的RuI $_3$的多晶型物被发现具有双层蜂窝结构。RuI $_3$的电阻率表现出半金属行为，与$α$ -RuCl $_3$的绝缘性质相反。此外，在磁化率和核自旋-晶格弛豫速率1/ $T_1$的温度依赖性中观察到泡利顺磁行为。能带结构计算表明，I5 $p$组分对低能$t_\mathrm{2g}$能带的贡献有效地降低了库仑排斥，导致半金属性质。物理性质也表明RuI $_3$中的强电子相关性。
2021-09-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic Phase Diagrams and Spin Hamiltonian of Monoclinic $α$-RuCl$_3$ from Angle-Dependent Torque Studies
University of Oxford（牛津大学）；Princeton University（普林斯顿大学）
本研究通过高灵敏扭矩测量，揭示了保持单斜结构的微小α-RuCl₃单晶在14K下的磁相图，与菱面体样品显著不同，并提出了最小磁结构模型。
2026-10-02 cond-mat.str-el
Symmetry Analysis of Tensors in the Honeycomb Lattice of Edge-Sharing Octahedra
我们得到的最一般形式的秩-2和秩-3张量所允许的晶体对称性的蜂窝晶格的边共享八面体属于不同的晶体学点群，包括单斜点群$2/m$和三角（或菱面体）点群$\bar{3}$的晶体。我们的结果是相关的二维材料，如$α$ -RuCl $_3$，CrI $_3$，和蜂窝状的铱酸盐。我们专注于磁场依赖的热导率张量$κ_{ij}(\mathbf{H})$，它描述了一个系统的纵向和热霍尔响应的情况下，当磁场沿高对称方向，垂直于平面和在平面上。我们强调了一些意想不到的结果，如平等的全纵向组件部分横向组件的秩3张量的系统与三重旋转对称，并作出可检验的预测的热导率张量。
2021-03-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Stacking disorder and thermal transport properties of $α$-RuCl$_3$
本文研究了α-RuCl₃中少量堆垛无序对磁有序温度、结构相变和热输运的影响，发现堆垛无序越少，结构相变越完整、热导率越高，热霍尔电导率越接近半整数量子化值，揭示了层间耦合在Kitaev候选材料中的关键作用。
2023-12-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Scale-Invariance of a Spin Liquid in High Magnetic Fields
在RuCl $_3$中，非弹性中子散射和拉曼光谱揭示了持续到高温的非自旋波激发的连续谱，表明在蜂窝晶格上存在自旋液态。在Kitaev模型的背景下，磁场在元激发之间引入了有限的相互作用，因此必须探索高磁场的影响-与自旋交换能量标度相当。在这里，我们报告的磁致系数的测量-自由能相对于磁场方向的二阶导数-在很宽的范围内的磁场和温度。我们发现，磁场和温度竞争，以确定的方式，是独立的大的内在交换相互作用能的磁响应。这种涌现的标度不变的磁各向异性提供了高度交换挫折的证据，有利于在RuCl $_3$中形成自旋液体状态。
2020-05-12 cond-mat.str-el
Magnetotropic Response in Ruthenium Chloride
我们考虑了$α$ $_3$的有效哈密顿量中存在的交换耦合，称为K- $Γ$模型.这种材料具有蜂窝状晶格，有望成为Kitaev材料的代表（可实现二维Kitaev模型）。然而，RuCl $_3$的行为表明，该材料的交换相互作用不是纯粹的Kitaev样的，特别是因为它在低温和低强度的外部施加的磁场下具有反铁磁有序。拟合从磁致系数（与磁各向异性相关的热力学系数）的测量获得的数据，在Nature Physics 17，240-244（2020）中报道，我们估计了有效哈密顿量的交换耦合的值。拟合结果表明，Kitaev耦合是次优势的其他交换耦合。
2022-01-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
