Fractionalization, entanglement, and separation: understanding the collective excitations in a spin-orbital chain
采用解析和数值相结合的方法，研究了晶体场作用下自旋轨道链的集体自旋和轨道激发。无论晶体场强度如何，这些激发都可以用分数化的费米子来描述。分馏现象持续存在，并与自旋链的情况形成鲜明对比，在自旋链中，分馏的自旋子不能单独观察到，而是被限制在强磁场中形成磁振子。在自旋-轨道链中，每一个分数准粒子都携带自旋和轨道量子数，并且这两个变量总是纠缠在集体激发中。我们的结果进一步表明，最近报道的分离现象发生时，晶体场完全覆盖的轨道自由度。然而，在这种情况下，自旋和轨道动力学的解耦仅仅是因为自旋和轨道量子数的重新定义。
2015-03-20 cond-mat.str-el
Spin and orbital excitations in magnetic insulators with Jahn-Teller ions
研究了一个模型哈密顿量的元激发，该模型哈密顿量描述了简单的两重简并Hubbard哈密顿量与Hund规则耦合的低能行为。在平均场极限和两个网站的方法的相图揭示了丰富的各种相位的轨道和自旋自由度的顺序。我们发现，除了通常的自旋波（磁振子）也存在轨道波（轨道），最有趣的是，在一个完全铁磁耦合系统中，一个组合的自旋轨道激发，它可以被视为一个束缚态的磁振子和轨道。对于一个完全退化的系统的束缚态被发现是最低的躺在基本激发，无论是在一个和两个维度。最后，我们将我们的治疗几乎退化系统。这可以作为一个例子，轨道简并强关联电子系统中的基元激发通常具有自旋和轨道特性。
1998-02-13 cond-mat.str-el
Strong correlations in density-functional theory: A model of spin-charge and spin-orbital separations
众所周知，当描述一维中强关联的密度分布时，电子分离成自旋子和特征子，即自旋-电荷分离，起着决定性的作用。在这篇手稿中，我们通过考虑第三个电子分馏的模型来扩展调查：分离成自旋子，characters和轨道-最后一个与电子轨道自由度相关。具体地说，我们处理交换相关（XC）密度泛函的两个严格的约束：（i）最高占用（HO）Kohn-Sham（KS）本征值的分数电子数的恒定性，和（ii）他们的整数不连续性。通过一维（1D）离散的Hubbard链和1D氢分子的连续，我们发现，自旋-电荷分离产生几乎恒定的HO KS本征值，而自旋-轨道对应物可以是决定性的，当描述在强相关XC势的衍生物不连续性。
2014-04-04 cond-mat.str-el physics.chem-ph physics.comp-ph
Coupled spin-orbital fluctuations in a three orbital model for $4d$ and $5d$ oxides with electron fillings $n=3,4,5$ -- Application to $\rm NaOsO_3$, $\rm Ca_2RuO_4$, and $\rm Sr_2IrO_4$
本文提出了一种研究强自旋-轨道耦合系统的自旋-轨道耦合涨落的统一方法，该系统在$d_{yz},d_{xz},d_{xy}$轨道的$t_{2g}$扇区中含有电子填充物$n=3,4,5$.本文构造了一个广义涨落传播子，它与广义自洽Hartree-Fock近似一致，其中包含了所有涉及轨道对角和非对角自旋和电荷凝聚的库仑相互作用贡献。除了低能磁振子，中能轨道和自旋轨道，和高能自旋轨道激子模式，广义谱函数还显示了其他高能激发，如Hund的耦合诱导的带隙磁振子模式。我们涉及的耦合自旋轨道激发的特性的复杂的磁性行为之间的相互作用，电子带，自旋轨道耦合，库仑相互作用，和结构畸变效应，实现在化合物$\rm NaOsO_3$，$\rm Ca_2RuO_4$，和$\rm Sr_2IrO_4$。
2021-03-20 cond-mat.str-el
Excitonic wave-packet evolution in a two-orbital Hubbard model chain: A real-time real-space study
受自旋轨道分离概念的实验发展的启发，我们利用双轨道哈伯德模型研究了激子波包的时空演化。激子是通过将电子从较低能量的半满轨道激发到较高能量的空轨道而产生的。利用含时密度矩阵重整化群方法，对所得到的激子波包进行了实时动力学计算。通过跟踪局域观测量的时间演化，我们发现了真实空间中电荷自旋和自旋轨道分离的明显证据。我们表明，轨道的速度可以通过改变轨道间的相互作用来调节。我们还提出了一个洞（在一个轨道）和激子（在两个轨道）在一维系统的动力学的比较研究。此外，我们分析了自旋翻转激发的激子的动力学，在那里我们观察到Hund相互作用引起的分数自旋子。
2021-09-08 cond-mat.str-el
Spin-Orbital Separation in the quasi 1D Mott-insulator Sr2CuO3
作为基本粒子，电子携带自旋\hbar /2和电荷e。当与原子核结合时，它还获得对应于它所占据的量子化原子轨道的角动量量子数（例如，s、p或d）。即使固体中的电子形成能带并从原子核离域，在莫特绝缘体中，它们仍保持其三个基本量子数：自旋、电荷和轨道[1]。一维（1D）物理学的标志是将基本电子分解为独立的自由度[2]。电子分离成独立的准粒子，它们携带自旋（自旋子）或电荷（holon），这是十五年前首次观察到的[3]。利用共振非弹性X射线散射在一维莫特绝缘体Sr 2CuO 3上，我们现在也观察到轨道自由度分离。我们解决了一个轨道解放自己的自旋和传播通过晶格作为一个独特的准粒子与大量的色散约0.2 eV。
2012-05-09 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Orbital control of effective dimensionality: from spin-orbital fractionalization to confinement in the anisotropic ladder system CaCu2O3
电子准粒子分裂成自旋、电荷和轨道部分是一维相互作用电子的基本和特征性质。然而，真实的材料从来不是严格的一维的，并且很难观察到分形现象。本文研究了非一维各向异性梯形材料CaCu_2O_3的自旋和轨道激发。结合高分辨率的共振非弹性X射线散射实验与理论模型计算，我们表明：（i）自旋轨道分馏发生在CaCu 2 O3沿腿方向x通过xz轨道通道在1D系统中;和（ii）没有观察到分馏的xy轨道，在腿和横档方向延伸，相反的1D系统。我们的结论是轨道跳跃的方向性可以选择不同的维度。使用额外的模型计算，我们表明自旋-轨道分离通常比自旋-电荷分离更稳健。这不仅是由于已经提到的通过轨道跳跃实现的选择，而且还由于自旋子比轨道快的事实。
2015-03-05 cond-mat.str-el
Projective symmetry group classifications of quantum spin liquids on the simple cubic, body centered cubic, and face centered cubic lattices
我们进行广泛的分类$\mathbb{Z}_2$量子自旋液体的简单立方，体心立方，面心立方晶格使用自旋旋转不变的费米投影对称群的方法。考虑到所有三个晶格共享相同的点群$O_h$，我们应用一个有效的规范，其中的分类简单立方晶格可以部分结转到其他两个晶格。我们确定了数百个投影表示的三个晶格中的每一个，但是，当构建短程平均场模型的费米子部分子（自旋）这些阶段崩溃只有很少的相关情况。我们自洽地计算了三种格点上的阻挫海森堡模型的平均场参数，讨论了自旋色散、基态能量和动力学自旋结构因子.我们的研究结果表明，非均匀的自旋跳跃或配对振幅的相位是积极的青睐。一个不寻常的情况是确定的fcc晶格中的自旋色散最小化的平均场能量的特点是对称保护的网络倒易空间中的线状零模式。我们进一步讨论了这些阶段的特征指纹的动力学自旋结构因子，这可能有助于识别和区分它们在未来的数值或实验研究。
2020-07-06 cond-mat.str-el
High-Energy Damping by Particle-Hole Excitations in the Spin-Wave Spectrum of Iron-Based Superconductors
利用简并双交换模型，研究了铁磷属元素化物的自旋激发谱。该模型由每个Fe位点上的局部自旋矩以及来自简并$d_{xz}$和$d_{yz}$轨道的巡回电子组成。局域磁矩通过反铁磁$J_{1}$ - $J_{2}$ Heisenberg相互作用相互作用，并通过铁磁Hund耦合与巡游电子耦合。我们采用费米子自旋表示的本地的时刻，并执行一个广义的随机相位近似计算自旋和巡回电子。我们发现，在$\left(π,0\right)$磁有序状态，自旋波激发在$\left(π,π\right)$被推到一个更高的能量，由于巡回电子的存在下，这是与以前的研究使用Holstein-Primakoff变换。在顺磁状态下，即使没有任何$C_{4}$对称性破缺，粒子-空穴连续体也能在较高的能量下保持$\left(π,π\right)$附近的集体自旋激发。最近的高温中子散射测量的影响进行了讨论。
2014-07-13 cond-mat.str-el
PhD Thesis: Searching for an emergent SU(4) symmetry in real materials
利用$N>2$将自旋空间对称性从通常的$\mathrm{SU}(2)$增强到$\mathrm{SU}(N)$，对于寻找非平凡的量子自旋液体是有希望的，但是在实际材料中实现$\mathrm{SU}(N)$自旋系统仍然是具有挑战性的。虽然在冷原子系统中有一个建议，但在具有自旋-轨道自由度的磁性材料中，很难通过微调来实现$\mathrm{SU}(N)$对称性。在这里，我们提出了一个新的机制，$\mathrm{SU}(4)$对称性出现在强自旋轨道耦合极限。在具有共边阴离子八面体的$d^1$过渡金属化合物中，自旋-轨道耦合在$J_\textrm{eff}=3/2$四重态之间产生强烈的键依赖性和明显的$\mathrm{SU}(4)$ -断裂跳跃。然而，在蜂窝结构中，规范变换将系统映射到$\mathrm{SU}(4)$对称的Hubbard模型，这意味着尽管系统具有大的自旋-轨道耦合，但系统具有隐藏的对称性。在四分之一填充时的强排斥极限中，如在$α$ -ZrCl $_3,$中所预期的，低能有效模型是蜂窝晶格上的$\mathrm{SU}(4)$海森堡模型，其不能具有平凡的带隙基态，并且预期容纳无带隙的自旋轨道液体。在这种量子自旋轨道液体中，由于它们之间的强阻挫相互作用，自旋和轨道自由度在低温下变得分数化并关联在一起。类似于纯量子自旋液体中的自旋子，量子自旋轨道液体不仅可以承载自旋子激发，而且可以在低…
2020-04-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Low energy excitations in A-site ordered SmBaMn2O6
Diamond Light Source（钻石光源）；Indian Institute of Technology Roorkee（印度理工学院卢尔基分校）；Paul Scherrer Institute（保罗谢尔研究所）；University of Tokyo（东京大学）
本研究通过RIXS和REXS测量，揭示了SmBaMn₂O₆中A位有序物的低能激发特性，确认了轨道有序态的存在，并发现多种低能激发，其中部分可能与轨道激发有关。
2026-05-19 cond-mat.str-el
