Signatures of fractionalization in the optical phonons of hyperhoneycomb Kitaev magnet $β$-Li$_2$IrO$_3$
本研究提出通过分析光学声子不对称 Fano 线型的温度依赖性来识别自旋分数化特征，并在超蜂窝 Kitaev 磁体 $β$-Li$_2$IrO$_3$ 中验证了该线型与自旋分数化为 Majorana 费米子和 $\mathbb{Z}{_2}$ 通量相一致。
2024-07-22 cond-mat.str-el
Magnetic structure and excitation spectrum of the hyperhoneycomb Kitaev magnet $β$-Li$_2$IrO$_3$
基于最小$J$ - $K$ - $Γ$模型，对Kitaev磁体$β$ -Li $_2$ IrO $_3$的静态和动态性质进行了理论研究.我们认为，可以定性地理解在附近的一个相称的，周期-3状态，共享相同的对称性，传播矢量，两个自旋子晶格的反向旋转，和非共面性的长波扭曲的无公度磁序的$β$ -Li $_2$ IrO $_3$。当Kitaev相互作用$K$或非对角交换各向异性$Γ$占主导地位时，这种周期3状态显示出非常不同的结构，分别具有特别的铁磁或反铁磁自旋二聚体。我们计算了两种结构的磁振子激发谱和动力学自旋结构因子。中子散射强度的动量和能量依赖性的结果提供了$K$ -主导态或$Γ$ -主导态的独特定性和定量指纹，从而提供了有关$β$ -Li $_2$中这些相互作用相对强度的额外信息IrO $_3$。
2018-03-02 cond-mat.str-el
Heisenberg-Kitaev Models on Hyperhoneycomb and Stripyhoneycomb Lattices: 3D-2D Equivalence of Ordered States and Phase Diagrams
我们讨论磁有序状态，在海森伯-Kitaev和相关的自旋模型，三维（3D）谐波蜂窝晶格。对于大类有序状态，我们表明，它们可以映射到二维（2D）对应的蜂窝晶格，与经典的能量是相同的，在2D和3D的情况下。作为一个例子，我们确定了磁场中超蜂窝晶格上的经典最近邻海森堡-基塔耶夫模型的相图：这显示了类似于其二维对应物的丰富而复杂的行为，大多数相位和相边界完全重合。为了与超蜂窝状铱酸盐$β$ -Li $_2$ IrO $_3$的物理联系，我们还包括对称的非对角$Γ$相互作用，讨论其3D-2D映射，并确定相关的相图。特别地，我们明确地证明了$α$ -和$β$ IrO $_3$中螺旋磁序的绝热等价性.我们的研究结果铺平了道路，系统的共同理解的二维和三维Kitaev材料。
2019-10-16 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Computational design of $f$-electron Kitaev magnets: honeycomb and hyperhoneycomb compounds $A_2$PrO$_3$ ($A=$ alkali metals)
Kitaev自旋模型提供了一种精确的基态量子自旋液体，这在过去十年中激发了对其物质实现的探索。到目前为止，大多数的候选人被发现在$4d$ -和$5d$ -电子化合物，其中的低自旋$d^5$电子配置受到强自旋轨道耦合，包括一个Kramers的有效角动量$j_{\rm eff}=1/2$的双峰，并产生键依赖的各向异性相互作用在Kitaev模型。在这里，我们从理论上研究其他候选人在$4f$ -电子化合物的$f^1$电子配置上的准二维蜂窝和三维超蜂窝结构，$A_2$ PrO $_3$与$A$ =Li，Na，K，Rb和Cs。基于{ \it ab initio}计算，我们发现这些化合物在$Γ_7$态存在与$j_{\rm eff}=1/2$的自旋轨道纠缠Kramers双重态.通过构造紧束缚哈密顿量并进行微扰展开，我们发现$A_2$ PrO $_3$的低能磁性可以用有效自旋模型$J$-$K$-$Γ'$很好地描述.最显著的特征是Kitaev相互作用$K$是反铁磁性的，与手头的$d^5$候选者中的铁磁性相反。通过改变$A$ -位点阳离子系统地调节交换相互作用。因此，具有$A$ =Li和Na的化合物可能具有占主导地位的反铁磁$K$，但在$A$ =Rb和Cs的情况下，$J$主导$K$和$Γ'$。同时，通过对$J$-$K$- $Γ'$模型基态的精确对角化计算，我们绘制出了相图中模型参数的系统演化。我们的研究…
2019-12-07 cond-mat.str-el
Quantum paramagnetism in the hyperhoneycomb Kitaev magnet $β$-ZnIrO$_3$
通过拓扑化学反应合成了超蜂窝状铱酸盐$β$ -ZnIrO $_3$多晶样品，并对其结构、磁性和热力学性质进行了研究.磁化强度和热容数据表明，至少在2K以下不存在长程磁序。由磁化率的温度依赖性探测的正居里-外斯温度$θ_W \sim 45$ K表明Kitaev相互作用占主导地位。这些观察结果表明，量子自旋液体可能已经实现。此外，观察到的线性温度依赖性的贡献，没有磁场效应的热容量证据的无隙激发。这些事实令人惊讶地与晶体学分析所证明的化学无序相反。通过讨论二维和三维Kitaev磁体中Z向$_2$ -通量尺寸效应的差异，我们提出存在一种保护量子自旋液体态不受化学无序影响的隐藏机制.
2022-01-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Monoclinic distortion in hyperhoneycomb Kitaev material $β$-ZnIrO$_3$ revealed by improved sample quality
通过去除反应安瓿瓶中的水分提升了$β$-ZnIrO$_3$的样品质量，结构分析证实了其单斜畸变且无化学无序，表明其自旋液体行为是与键随机性无关的本征属性。
2023-10-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Lattice dynamics and structural transition of the hyperhoneycomb iridate $β$-Li$_2$IrO$_3$ investigated by high-pressure Raman scattering
利用偏振拉曼散射研究了$β$ -Li $_2$ IrO $_3$在7.62 GPa的静水压下的晶格动力学.在常压下，$β$ $_2$ IrO $_3$呈现出超蜂窝状的晶体结构和自旋轨道纠缠的Jeff = 1/2矩的磁有序态，这种磁有序态受到键方向（Kitaev）交换作用的强烈影响。在~ 4.1 GPa的临界压力下，声子谱突然改变，与报道的结构转变成单斜相，二聚相一致。从密度泛函计算得到的声子谱的比较显示出合理的整体协议。计算还表明，高压相是一种由Ir-Ir二聚体键形成驱动的绝缘体。因此，我们的结果表明$β$ -Li $_2$ IrO $_3$的电子性质对压力引起的结构转变具有很强的敏感性.
2021-01-19 cond-mat.str-el
Finite-Temperature Phase Transition to a Quantum Spin Liquid in a Three-Dimensional Kitaev Model on a Hyperhoneycomb Lattice
我们提出了数值证据的存在下的有限温度（$T$）相变分离顺磁体和量子自旋液体在一个三维的Kitaev模型定义的超蜂窝晶格在强各向异性的限制，该模型被映射到一个有效的伊辛型模型，其中基本的激发包括翻转伊辛型变量的闭环。通过蒙特卡罗模拟分析这个有效模型，我们发现在有限的临界温度$T_c$下，存在从量子自旋液体到顺磁体的相变。我们还计算了原始量子自旋的磁性。我们发现磁化率在高于$T_c$时呈现一个宽峰，而在高$T$时服从居里定律，在低$T$时接近非零的范弗莱克型常数。尽管在$T_c$处磁化率连续变化，但其$T$导数在$T_c$处显示临界发散。我们还澄清了动力学自旋关联函数是动量无关的，但显示对应于离散激发的量子化峰。虽然相变伴随着没有明显的对称性破缺的伊辛型变量以及原始的量子自旋，我们从拓扑的观点来描述它。我们发现，通过定义的伊辛型变量的回路的磁通密度，过渡被解释为发生从零通量的量子自旋液体的非零通量顺磁体，后者具有库仑性质，由于当地的限制。的伊辛型变量的全局约束的作用进行检查，在二维循环模型中的结果进行比较。本文还讨论了我们的模型与金刚石晶格上的伊辛模型的对应关系。一个可能的相关性，我们的研究结果最近发现的超蜂窝化合物，$β$ -锂$_2$ IrO $_3$，提到。
2014-01-30 cond-mat.str-el
Magnon-spinon dichotomy in the Kitaev hyperhoneycomb $β$-Li$_2$IrO$_3$
近年来，边缘共享的三配位的铱酸盐和铱酸盐家族已经成为Kitaev自旋液体物理学的主要平台，其中自旋分裂成涌现的磁通量和具有Dirac样色散的Majorana费米子。虽然这种奇异的状态通常在低温下被长程磁序所取代，但具有长相干时间的马约拉纳费米子的签名已被预测在中等和更高的能量尺度下出现，类似于准一维自旋链中自旋子的观察。本文用共振非弹性X射线散射研究了超蜂窝状铱酸盐$β$ IrO $_3$在磁场作用下的磁激发。在低温下，分散自旋波可以解决周围的预测交织的无公度螺旋和场诱导的锯齿形订单，其激发能达到最大值为16 meV。2 T磁场软化了${\bf Q}=0$周围的色散。自旋波在磁场下的行为与我们对基态和动力学自旋结构因子的半经典计算一致，这进一步预测了随后的纠缠均匀态在很高的场（100 T）下仍然保持稳健。最显著的是，低能的类磁振子模式被一个宽的连续激发叠加，中心在35 meV左右，延伸到100 meV。这种高能量连续体至少在300 K下仍然存在--远远高于38 K的有序温度--并为基塔耶夫自旋液体中长寿命的马约拉纳费米子对提供了证据。
2021-02-05 cond-mat.str-el
Selective synthesis and crystal chemistry of candidate rare earth Kitaev materials: honeycomb and hyperhoneycomb Na$_2$PrO$_3$
本研究通过改进合成方法成功制备了空气敏感的候选稀土Kitaev材料α-和β-Na2PrO3的粉末与单晶，并基于单晶X射线衍射精修了其晶体结构。
2024-10-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Field evolution of low-energy excitations in the hyperhoneycomb magnet $β$-Li$_2$IrO$_3$
$^7$ Li核磁共振（NMR）和太赫兹（THz）光谱用于探测超蜂窝Kitaev磁体$β$ -Li $_2$ IrO $_3$中的磁激发及其场依赖性。自旋晶格弛豫速率（$1/T_1$）测量到100 mK，表明在低场（低于$H_c\simeq 2.8$ T）的激发的无隙性质，与蜂窝Kitaev磁体$α$ -RuCl $_3$中在零外加磁场下发现的有隙磁振子激发相反。在$β$ -Li $_2$ IrO $_3$中，在较高温度下，$1/T_1$在Néel温度$T_N\simeq 38$ \，K下穿过宽的最大值，而没有任何明显的异常，这表明在太赫兹光谱中确实观察到作为两个峰的低能激发的丰度，两者都对应于区中心磁振子激发。在较高的场（高于$H_c$）下，激发间隙打开，并且观察到THz光谱权重的重新分布，而没有任何激发连续谱的指示，这与其中报道了激发连续谱的$α$-RuCl $_3$形成对比。
2020-06-15 cond-mat.str-el
Pressure-tuning of bond-directional exchange interactions and magnetic frustration in hyperhoneycomb iridate $β$-$\mathrm{Li_2IrO_3}$
我们探讨了在$β$ - $\mathrm{Li_2IrO_3}$中Ir $5d$轨道对压力的响应，$β$- $\mathrm{Li_2IrO_3}$是一种接近Kitaev量子自旋液体（QSL）基态的超蜂窝状铱酸盐。X射线吸收光谱揭示了电子基态低于2 GPa，相同的压力范围内，X射线磁性圆二色性显示出明显的崩溃的磁秩序的重建。电子重建，这表明在$5d$轨道的有效自旋轨道（SO）相互作用的减少，推动$β$ - $\mathrm{Li_2IrO_3}$进一步远离纯$J_{\rm eff}=1/2$限制。虽然晶格对称性在整个电子跃迁中得到保持，但X射线衍射显示出超蜂窝晶格的高度各向异性压缩，其影响由Ir位点处的自旋-轨道耦合驱动的键方向Ir-Ir交换相互作用的平衡。增强对称各向异性交换Kitaev和海森堡交换相互作用中看到的理论计算，正是使用这种各向异性的Ir-Ir键压缩提供了一种可能的途径，实现QSL状态在这个hyperhoneycomb铱酸盐在高压下。
2017-08-16 cond-mat.str-el
Unconventional magnetic field response of the hyperhoneycomb Kitaev magnet $β-\textbf{Li}_2\textbf{IrO}_3$
我们提出了一个统一的描述的超蜂窝Kitaev磁铁$β$ - $\text{Li}_2\text{IrO}_3$施加磁场沿正交方向${\bf a}$，${\bf b}$和${\bf c}$的响应。这种描述是基于最小最近邻$J$-$K$-$Γ$模型，并建立在这样的想法上，即在零场实验观察到的无公度反向旋转顺序可以被视为具有六个自旋子晶格的附近公度顺序的长距离扭曲。结果表明，${\bf H}\parallel{\bf a}$、${\bf H}\parallel{\bf b}$和${\bf H}\parallel{\bf c}$系统的行为具有一些共同的定性特征，包括：i）调制的、反向旋转的阶数与一组均匀阶数的强交织; ii）调制阶数在临界场$H^\ast$处消失，其值与$H_{\bf b}^\ast\!<\!H_{\bf c}^\ast\!\ll\!H_{\bf a}^\ast$具有强各向异性; iii）在$H^\ast$之上存在一个鲁棒的锯齿形相位;（4）满足布拉格峰强度求和规则。值得注意的是，${\bf H}\parallel{\bf c}$的调制阶的消失是通过一个“变磁性”的一阶跃迁进行的，它不能恢复所有被破坏的对称性。这意味着在更高的磁场下存在第二个有限的$T$相变。我们还表明，量子涨落引起的显着减少的本地各方向的字段的时刻。${\bf H}\parallel{\bf b}$的总磁…
2019-10-30 cond-mat.str-el
Pressure-induced structural dimerization in the hyperhoneycomb iridate $β$-Li$_2$IrO$_3$ at low temperatures
在$P_m\sim1.5- 2$ GPa下，$β$ -Li $_2$ IrO $_3$中的磁有序的压力诱导的崩溃先前被解释为在这种超蜂窝状铱酸盐中可能出现自旋液体状态的证据，提高了Kitaev模型的实验实现的前景。基于在\emph{room temperature}获得的结构数据，认为这种磁性转变起源于保持晶体对称性的小晶格扰动以及键方向各向异性交换相互作用的相关变化。在这里，我们报告的$β$ -锂$_2$ IrO $_3$的晶体结构的演变在压力下在低温（$T\leq50$ K），并表明，抑制磁性相一致的晶格对称性的变化，涉及铱-铱二聚。二聚反应的临界压力从室温的4.4（2）GPa移到低于50 K的$\sim1.5-2$ GPa。虽然在室温下观察到直接的$Fddd \rightarrow C2/c$转变，但低温转变涉及新的以及共存的二聚相。在X射线吸收光谱中的Ir（$L_3$ / $L_2$）各向同性分支比的进一步调查表明，先前报道的电子基态从$J_{\rm{eff}}=1/2$状态的偏离与二聚相的发生密切相关。从本质上讲，我们的研究结果表明，在$β$ -Li $_2$ IrO $_3$中驱动磁性崩溃的主要机制是压力诱导的Ir $_2$二聚体在超蜂窝网络中的形成。结果进一步证实了$J_{\rm{eff}}=1/2$矩的不稳定性和相关的非共线螺旋磁有序对压缩$β$ -Li $_2$ …
2019-05-30 cond-mat.str-el
Finite-temperature phase transition to a Kitaev spin liquid phase on a hyperoctagon lattice: A large-scale quantum Monte Carlo study
量子自旋液体是绝缘磁体中的一种神秘的量子态，在这种量子态中，传统的长程序被强量子涨落所抑制。最近，在Kitaev模型中，在三维超蜂窝晶格上，低温量子自旋液体和高温顺磁体之间发生了一种非常规的相变。在这里，我们表明，一个类似的“液体-气体”的转变发生在另一个三维晶格，超八边形晶格。我们调查的关键现象，采用基于格林函数的蒙特卡罗技术与核多项式方法，使系统分析多达2048个网站。临界温度低于超蜂窝的情况下，反映了较小的磁通间隙。我们还讨论了在各向异性极限的有效模型的基础上的过渡。
2018-02-26 cond-mat.str-el
Evolution of crystal field and intraionic interactions in the ilmenite $A$IrO$_3$ ($A$ = Mg, Zn, Cd) and hyperhoneycomb $β$-ZnIrO$_3$
Tokyo University of Agriculture and Technology（东京农工大学）；National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology（量子与放射线科学研究所）；Tohoku University（东北大学）
通过Ir L3边共振非弹性x射线散射研究ilmenite iridates和hyperhoneycomb结构的局部电子结构，揭示了化学取代对晶场和离子间相互作用参数的影响，为理解Kitaev候选材料中的磁学行为提供了基础。
2026-04-10 cond-mat.str-el
Pressure-induced collapse of spin-orbital Mott state in the hyperhoneycomb iridate $β$-Li$_2$IrO$_3$
Hyperhoneycomb iridate $β$ -Li $_2$ IrO $_3$是二维蜂窝状铱酸盐的三维类似物，例如$α$ -Li $_2$ IrO $_3$，最近出现作为Kitaev型自旋液体物理学的另一个游乐场。$β$ -Li $_2$ IrO $_3$在低温下显示自旋-轨道纠缠$J_{\rm eff}$ = 1/2矩的非共线螺旋有序，已知其在$\sim$ 2 GPa的压力下被抑制。随着压力的进一步增加，在室温下，在$P_{\rm S}$ $\sim$ 4 GPa处观察到结构转变。利用中子粉末衍射技术，对$P_{\rm S}$上方的$β$-Li $_2$ IrO $_3$高压相的晶体结构进行了精细化，表明在Z字形链上形成了IrPDMATHABMN二聚体，我们认为，强的二聚作用稳定了由Ir-2上的两个局部$d_{zx}$ -轨道组成的成键分子轨道态，O $_2$ -Ir键平面，这与强自旋-轨道耦合产生的$J_{\rm eff}$ = 1/2波函数中$d_{xy}$ -、$d_{yz}$ -和$d_{zx}$ -轨道的相等叠加相冲突。共振非弹性X射线散射（RIXS）测量和电子结构计算的结果与$J_{\rm eff}$ = 1/2态的坍缩完全一致。各种电子相的微妙竞争在基于蜂窝的Kitaev材料中是普遍的。
2018-08-16 cond-mat.str-el
Resonant inelastic x-ray scattering spectra in the hyperhoneycomb iridate $β$-Li$_2$IrO$_3$: First principles calculations
在密度泛函理论中，考虑强库仑关联，采用完全相对论自旋极化Dirac线性Muffin-tin轨道能带结构方法，采用广义梯度近似，研究了$β$-Li $_2$ IrO $_3$绝缘体的电子结构. $β$ -Li $_2$ IrO $_3$在$P_c$ $\sim$ 4 GPa下经历了一个压力诱导的结构和磁性相变，对称性降低到单斜$C2/c$。结构相变伴随着Ir-$_2$二聚体的形成，Ir-Ir距离为$\sim$ 2.66~ 120 μ m，甚至比金属Ir的距离还短.这种强的二聚化稳定了成键分子轨道态，导致磁性崩塌，打开了能隙，伴随着从Mott绝缘体到能带绝缘体的电子相变.从第一性原理出发，研究了Ir $L_3$边缘的共振非弹性X射线散射谱（RIXS）。计算结果与实验数据吻合较好。我们发现，与$P_c$的结构$Fddd \rightarrow C2/c$相变有关的0.7 eV处的RIXS谱峰的剧烈重构可能与高压$C2/c$相中库仑关联的消失有关
2021-01-15 cond-mat.str-el
Thermodynamics of 3D Kitaev quantum spin liquids via tensor networks
在热力学极限下，我们分别研究了超蜂巢和超八边形格子上的三维Kitaev和Kitaev-Heisenberg模型，包括零温和有限温两种情况。我们的分析依赖于基于图形投影纠缠对状态（gPEPS）的高级张量网络（TN）模拟。我们绘制出TN相图的模型，并在零温度和有限温度下表征其潜在的带隙和无隙相。特别是，我们演示了如何冷却下来的超蜂窝系统从高温导致自旋的分馏巡回马约拉纳费米子和规范场，发生在两个不同的温度制度，留下他们的指纹上的比热作为一个双峰特征，以及其他数量，如热熵，自旋-自旋相关性和键熵。利用Kitaev模型的Majorana表示，我们进一步证明了Kitaev量子自旋液体（QSL）相的低温热转变与非平凡的Majorana能带拓扑和Weyl节点的存在有关，这通过非零的Chern数和有限的热Hall电导率来体现.在纯Kitaev极限之外，我们研究了超八边形晶格上的3D Kitaev-Heisenberg（KH）模型，并提取了不同Heisenberg耦合的完整相图。我们进一步探讨了KH模型中磁有序区的热力学性质，并表明，与QSL相相反，这里的热相变遵循标准的朗道破缺理论。
2020-11-23 cond-mat.str-el
Emergent quantum phases in a frustrated J1-J2 Heisenberg model on hyperhoneycomb lattice
我们研究了三维超蜂窝晶格上受抑J1-J2海森堡模型的量子基态和经典极限。我们的研究受到最近发现的β-Li 2 IrO 3的启发，其中Ir^{4+}离子形成3D网络，每个晶格位置与三个最近的邻居相连。我们重点研究了次近邻自旋相互作用引起的磁阻挫效应。由于铱酸盐或其他5d过渡金属氧化物中存在大量的5d轨道，这种相互作用可能是显著的。在经典极限下，当J2/J1 \gtrsim = 0.17时，基态流形由螺旋磁序波矢的线简并给出，而当J2/J1 = 0.5时，共线条纹磁序包含在简并流形中.采用自旋波理论中的半经典$1/S$展开和Schwinger玻色子方法研究了量子有序-无序效应。通常，对于相图的大部分，从经典退化流形中选择某些共面螺旋阶。尽管如此，量子涨落在J2/J1 = 0.5附近的扩展参数区域中更倾向于共线条纹有序而不是螺旋有序，尽管底层哈密顿量具有自旋旋转不变性。这与海森伯-基塔耶夫模型中条纹有序的出现形成对比，在海森伯-基塔耶夫模型中，基塔耶夫型伊辛相互作用对稳定条纹有序很重要。当量子涨落变强时，U（1）和Z2量子自旋液体相通过Neel，stripy和spiral磁有序相的量子无序而出现.磁各向异性的影响和它们的相关性，以未来的实验进行了讨论。
2014-03-11 cond-mat.str-el
Classification and properties of quantum spin liquids on the hyperhoneycomb lattice
“Kitaev材料”家族为研究量子自旋液体及其邻近磁序提供了一个理想的平台。基于超蜂窝晶格中存在量子自旋液体基态的可能性，我们采用Abrikosov-fermion表象，对超蜂窝晶格上的对称量子自旋液体进行了系统的分类和研究.在176个对称的$U(1)$自旋液体（和160个$Z_2$自旋液体）中，我们发现了8个“根”$U(1)$自旋液体，它们接近于可解Kitave模型在超声子晶格上的基态.这8个态是加压$β$ IrO $_3$中可能的$U(1)$自旋液体基态的有希望的候选态.进一步讨论了这8种$U(1)$自旋液体的物理性质，发现它们都支持双线型自旋费米面.
2018-02-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Revealing frustrated local moment model for pressurized hyperhoneycomb iridate: paving a way toward quantum spin liquid
在具有强自旋轨道耦合的蜂窝晶格材料中发现量子自旋液体相已经引起了大量的实验和理论研究。在这里，局部矩之间的键依赖Kitaev相互作用提供了强的磁阻挫，并且如果它是系统中存在的唯一相互作用，则它将导致精确可解的量子自旋液体基态。然而，在所有这些材料中，由于局部矩之间的额外相互作用，基态处于磁有序相。最近，已经报道了超蜂窝材料$β$ IrO $_3$中的磁序在施加流体静压时被抑制，并且所得到的状态变成量子顺磁体或可能的量子自旋液体。采用从头计算和强耦合展开方法，研究了加压下$β$ IrO $_3$的晶格结构和局域矩模型.值得注意的是，在高压下的主导相互作用不是Kitaev相互作用，也不是进一步的邻居相互作用，而是一种不同的键依赖相互作用。这将导致强的磁阻挫，并可能为发现一种新的量子自旋液体基态提供一个平台。
2016-12-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Topological and magnetic phases with strong spin-orbit coupling on the hyperhoneycomb lattice
本文研究了铱基化合物在超蜂窝晶格上的关联电子相图。超蜂窝晶格是最近在$β$ -Li ${}_{2}$ IrO ${}_{3}$化合物中实现的一种晶体结构，其中IrPDMATHABMM离子形成具有三重配位的三维网络。使用微观推导、对称性分析和密度泛函计算的组合，我们确定了占据Ir $^{4+}$位点上$j_{\text{eff}}=1/2$轨道的电子的一般模型。在非相互作用的限制，我们发现，这个模型允许拓扑和平凡的电子带绝缘体以及金属状态。Hubbard型电子-电子排斥对上述电子结构在稳定$\mathbf{q}=\mathbf{0}$磁序中的作用揭示了拓扑带绝缘体和Neel有序磁绝缘体之间连续相变的相图。
2014-02-11 cond-mat.str-el
Probing spinon nodal structures in three-dimensional Kitaev spin liquids
我们认为共振非弹性X射线散射（RIXS）是研究三维Kitaev自旋液体中分形激发的有效方法。虽然非自旋守恒RIXS响应主要由规范通量激发和再现非弹性中子散射响应，自旋守恒（SC）RIXS响应拿起马约拉纳费米子激发，并检测它们是否在外尔点，节线，或费米面无间隙。作为对称性分解的特征，SC RIXS响应在$Γ$点周围受到抑制。在技术层面上，我们计算了精确的SC RIXS响应的Kitaev模型上的hyperhoneycomb，stripyhoneycomb，hyperhexagon，hyperoctagon晶格，认为我们的主要结果也适用于通用的3D Kitaev自旋液体超出这些完全可解的模型。
2017-05-16 cond-mat.str-el
Compass-model physics on the hyperhoneycomb lattice in the extreme spin-orbit regime
本研究成功合成了β-Na2PrO3单晶与粉末，发现其Pr4+磁矩在超蜂窝晶格上形成强非共线磁序与带隙激发，证实了由键依赖各向异性交换阻挫驱动的compass量子自旋模型，为极端自旋轨道区间探索量子自旋模型提供了新平台。
2024-10-11 cond-mat.str-el
Symmetry-protected topological magnons in three dimensional Kitaev materials
磁性材料中的拓扑相通过改变底层磁性提供了拓扑性质的新颖可调谐性。我们表明，三维Kitaev材料可以提供一个很好的机会，控制的拓扑保护节点磁振子。这些材料最初被认为是强有力的候选人Kitaev量子自旋液体由于键依赖的挫败自旋交换相互作用。作为一个具体的例子，我们考虑了超蜂窝结构$β\text{-}\mathrm{Li_2IrO_3}$中斜锯齿有序态的磁振子的对称性和拓扑结构，该结构可以通过在零场反旋螺旋态中施加磁场来获得.结果表明，磁滑移对称性和非厄米性质的玻色子磁振子导致独特的拓扑保护，这是不同的情况下的费米对应物。我们研究如何通过改变自旋交换相互作用的对称性来控制这种拓扑磁振子。
2019-03-06 cond-mat.str-el
Predominance of the Kitaev interaction in a three-dimensional honeycomb iridate: from ab-initio to spin model
最近发现的三维超蜂窝状铱酸盐$β$ IrO $_3$，由于其接近理想的晶格结构，为实现自旋轨道纠缠局域矩之间的主导Kitaev相互作用带来了希望。如果这是真的，那么这种材料可能在三维空间中接近人们所追求的量子自旋液体相。利用从头算电子结构计算，我们首先表明，自旋-轨道纠缠的基础，$j_{\rm eff}$ =1/2，正确地捕获的低能电子结构。在强耦合极限下导出的有效自旋模型由从头算结果补充，表明Kitaev相互作用占主导地位。我们表明，可能的参数范围是一致的，在最近的实验中发现的非共面螺旋磁序。所有这些分析表明，$β$ $_2$ IrO $_3$可能是已知材料中最接近Kitaev自旋液体状态的.
2016-01-14 cond-mat.str-el
Theory of Magnetic Phase Diagrams in Hyperhoneycomb and Harmonic-honeycomb Iridates
受最近实验的启发，我们考虑一个通用的自旋模型在$j_{\text{eff}}=1/2$基础上的超蜂窝和谐波蜂窝虹彩。基于微观考虑，研究了在Heisenberg-Kitaev模型之外附加的键依赖各向异性自旋交换相互作用（$Γ$）的影响.通过Luttinger-Tisza近似、单$\mathbf{Q}$变分分析和经典Monte Carlo模拟退火方法，得到了超蜂窝和谐波蜂窝（$\mathcal{H}\text{--}1$）晶格的磁相图.由此产生的相图上的两个系统显示存在的无公度，非共面螺旋磁订单以及其他相称的磁订单。螺旋订单显示反向传播的螺旋图案，这可能是有利的相比，最近的实验结果，这两个虹彩。在两个系统中，各种磁序和有序波矢的参数区域非常相似。我们讨论了我们的工作的影响，最近的实验，也比较我们的结果的二维蜂窝状铱酸盐系统。
2014-10-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Counter-rotating spiral order in three dimensional iridates: signature of hidden symmetry in Kitaev-$Γ$ model
在Kitaev自旋液体候选者中发现的非常规磁性排序表明自旋相互作用的挫折，并提出了附近自旋液相的可能性。特别是，在三维（3D）虹彩中的反向旋转螺旋有序是惊人的，理解这种有序的微观机制可能会提供3D Kitaev自旋液体的途径。利用精确对角化方法研究了超蜂窝晶格上包含Kitaev $K$和对称非对角键依赖$Γ$相互作用的最小三维模型.我们首先证明了当$K = Γ$ .在变换的基础上的磁排序，然后一般映射到反旋转的非共面螺旋顺序的原始自旋。矩的方向取决于远离SU（2）点的扰动。当$K$和$Γ$为负时，正的海森堡相互作用有利于$β$ $_2$ IrO $_3$的中子散射测量中报道的（110）方向.我们的研究结果提供了一组相关的微观参数，这反过来又指导了一种方法来接近可能的Kitaev自旋液体。
2018-06-14 cond-mat.str-el
Low-energy Majorana states in spin-liquid transitions in a three-dimensional Kitaev model
在有限温度下，数值研究了超蜂窝晶格上的三维Kitaev模型。Kitaev模型是可解的量子自旋模型之一，其中基态由带隙和无隙自旋液体给出，取决于相互作用的各向异性。这个模型可以重写为一个自由的马约拉纳费米子系统与$Z_2$变量耦合。Majorana费米子的态密度在能隙区显示出激发能隙，而在反映狄拉克节点的无能隙区则是半金属态。通过蒙特卡罗模拟，我们计算了Majorana谱的温度依赖性。我们发现，半金属浸填充温度的增加，在无隙区，但令人惊讶的是，光谱开发的激发间隙附近的区域的无隙-带隙边界。低能谱的这种变化在从自旋液体到顺磁状态的转变温度处急剧出现。结果表明，$Z_2$场的热涨落对Majorana费米子的低能态有显著的影响，特别是在自旋液体的形成过程中.
2014-09-17 cond-mat.str-el
Spin excitations of a proximate Kitaev quantum spin liquid realized in Cu$_2$IrO$_3$
在键依赖伊辛相互作用之间的阻挫效应的影响下，排列在蜂窝晶格的角上的磁矩被预测形成一种新的物质状态，Kitaev量子自旋液体。一些层状蜂窝状铱酸盐和相关材料，如Na $_{2}$ IrO $_{3}$和$α$ $_{3}$，接近于Kitaev量子自旋液体，但与不期望的反铁磁长程有序相关联的玻色子自旋波激发掩盖了Kitaev哈密顿量的固有性质。在这里，我们使用$^{63}$ Cu核四极共振，揭示了低能量自旋激发在近理想的蜂窝晶格中的有效自旋$S = 1/2$在铜$_{2}$中的Ir $^{4+}$位置$_{3}$。我们证明，不像Na $_{2}$ IrO $_{3}$，Ir自旋涨落没有表现出临界慢向磁长程有序在零外磁场的证据。此外，低能量的自旋激发光谱是占主导地位的模式，具有大的激发间隙可比的伊辛相互作用，预期的签名为Kitaev量子自旋液体的马约拉纳费米子。
2022-03-08 cond-mat.str-el
Kitaev-Heisenberg Model on Honeycomb Lattice: Possible Exotic Phases in Iridium Oxides $A_2$IrO$_3$
本文导出并研究了蜂窝晶格上自旋二分之一的哈密顿量，它描述了层状铱酸盐$A_2$ IrO $_3$（$A$ =Li，Na）中Ir $^{4+}$离子之间的交换作用.根据微观参数，哈密尔顿插值之间的海森堡和精确可解的Kitaev模型。精确的对角化和互补的自旋波分析揭示了Kitaev极限附近的扩展自旋液相和海森堡极限附近的传统Néel状态的存在。两相被一个不寻常的条纹状反铁磁态所分隔，这正是模型在两个极限中点处的基态。
2010-07-09 cond-mat.str-el
Signatures of non-Loudon-Fleury Raman scattering in the Kitaev magnet $β$-Li$_2$IrO$_3$
利用非弹性拉曼散射研究了超蜂窝Kitaev磁体$β$ - $\text{Li}_2\text{IrO}_3$的磁激发.的光谱表现出共存的广泛的散射连续和两个尖锐的低能量峰在2.5毫电子伏和3毫电子伏，具有独特的偏振依赖性。虽然连续谱暗示了从接近的量子自旋液体相中出现的分数准粒子，但尖锐的峰提供了最近提出的“非劳登-弗勒里”单磁振子散射过程的第一个实验特征[物理评论B 104，144412（2021）]。相应的微观机制类似于导致对称非对角交换相互作用$Γ$的机制（因为它涉及直接和配体介导的交换路径的组合），但在传统的拉曼散射的Loudon-Fleury理论中完全出乎意料。因此，目前的实验验证要求在类似的系统与强自旋轨道耦合和多个交换路径的拉曼散射进行激烈的重新评估。
2022-02-01 cond-mat.str-el
Incommensurate Counterrotating Magnetic Order Stabilized by Kitaev Interactions in the Layered Honeycomb $α$-Li$_2$IrO$_3$
层状蜂窝磁体$α$ -Li $_2$ IrO $_3$已被理论上提出作为显示与蜂窝晶格上的自旋-轨道纠缠$j_{\rm eff}=1/2$磁矩之间的Kitaev相互作用相关的新颖磁性行为的候选者。在这里，我们报告的单晶磁共振X射线衍射结合粉末磁中子衍射，揭示了一个不相称的磁性顺序在蜂窝层与Ir磁矩反向旋转的最近邻网站。这种类型的磁结构还没有在蜂窝状磁铁实验报告之前，不能解释的自旋哈密顿与占主导地位的各向同性（海森堡）耦合。磁性结构与结构多型体$β$和$γ$ $_2$ IrO $_3$中的磁性有序共享许多关键特征，理论上理解为分别通过位于三维超蜂窝和条纹蜂窝晶格的顶点上的Ir矩之间的主导Kitaev相互作用来稳定。基于这种类比和候选自旋哈密顿的磁基态的理论软自旋分析，我们提出Kitaev相互作用也占主导地位的$α$ -Li $_2$ IrO $_3$，表明通用Kitaev物理在所有三个成员的谐波蜂窝家庭的Li $_2$ IrO $_3$多型。
2016-02-25 cond-mat.str-el
Reentrant incommensurate order and anomalous magnetic torque in the Kitaev magnet $β$-$\text{Li}_2\text{IrO}_3$
我们提出了一个理论研究的响应$β$ - $\text{Li}_2\text{IrO}_3$在外部磁场下的$ab$，$bc$和$ac$晶面。结果是基于最小最近邻$J$ - $K$ - $Γ$模型，并揭示了丰富的场致相变和磁相变的相互作用，具有独特的签名，可以直接通过扭矩磁力仪探测。最突出的是，我们观察到：i）在$ab$平面中的场的不相称的反向旋转顺序的不寻常的重新进入，以及ii）一组对于在$bc$平面中旋转的场特别大的突然扭矩不连续性，并且其特征形状与在3D Kitaev磁体$γ$ - $\text{Li}_2\text{IrO}_3$中观察到的形状非常相似。这些预测的实验确认将铺平道路，这3D Kitaev磁铁的所有相关的微观参数的准确测定。
2020-03-29 cond-mat.str-el
Magnetic excitations in the Kitaev material Na$_2$IrO$_3$ studied by neutron scattering
University of Cologne（科隆大学）；University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；Institut Laue-Langevin（朗之万研究所）
通过中子散射研究Na₂IrO₃的磁激发，发现其磁子能隙和反铁磁Heisenberg交换特性，与α-RuCl₃的铁磁交换结果不同。
2026-02-16 cond-mat.str-el
Periodically driven three-dimensional Kitaev model
本研究针对三维超蜂窝晶格Kitaev模型，探究其$J_z$自旋耦合受简谐驱动时的动力学，发现偏置可作为开关触发特定频率下的动力学冻结现象，丰富了可积系统动力学研究。
2024-03-10 cond-mat.str-el
Magnetic anisotropy of the alkali iridate Na$_{2}$IrO$_{3}$ at high magnetic fields: evidence for strong ferromagnetic Kitaev correlations
莫特绝缘蜂窝状铱酸钠$_{2}$ IrO $_{3}$的磁场响应进行了研究，使用扭矩磁力测量在磁场高达60特斯拉。峰谷结构中观察到的扭矩响应对应于一个能量尺度接近的锯齿形排序（$\approx 15~K$）温度在磁场。使用精确的对角化计算，我们表明，这样一个独特的签名在扭矩响应约束的有效自旋模型，这些类的Kitaev材料占主导地位的铁磁Kitaev相互作用的，而占主导地位的反铁磁Kitaev相互作用的替代模型被排除在外。我们进一步表明，在高磁场，远程自旋关联函数迅速衰减，信号的过渡到一个长期追求的场诱导量子自旋液体超越峰谷结构。因此，Kitaev系统被认为是场诱导量子自旋液体的优秀候选者，在另一种Kitaev材料$α-$ RuCl $_{3}$中也提出了类似的物理机制。
2018-10-24 cond-mat.str-el
Weyl spin liquids
在相互作用的量子多体系统中量子数的分数化是凝聚态物理的中心主题，突出的例子包括量子霍尔液体中电子的分数化或自旋冰材料中磁单极的出现。在这里，我们讨论的磁矩在三维Kitaev模型到马约拉纳费米子（和一个$\mathbb Z_2$规范场）和他们的紧急集体行为的分馏。我们分析表明，Majorana费米子形成Weyl超导Kitaev模型上最近合成的超蜂窝结构的$β$ -Li $_2$ IrO $_3$时，施加磁场。我们的拓扑保护的体积和表面特征的这种状态，我们称之为外尔自旋液体，包括热力学和运输签名。
2015-04-15 cond-mat.str-el
Pressure-induced dimerization and collapse of antiferromagnetism in the Kitaev material $α$-Li$_2$IrO$_3$
我们目前的磁化强度测量进行多晶和单晶样品的$α$ -锂$_2$ IrO $_3$在静水压力高达2 GPa，并建立这种材料的温度-压力相图。$α$ IrO $_3$的Néel温度（$T_{\rm{N}}$）在压缩时略微提高，其中$dT_{\rm{N}}/dp$ = 1.5 K/GPa。在1.2 GPa以上，$α$ $_2$ IrO $_3$经历向双聚相的一级相变，在低温下在1.8 GPa以上没有观察到磁相的痕迹。结构二聚化的临界压力与温度有很强的依赖性。这种温度依赖性是很好地再现的从头算水平，考虑到较低的声子熵在α相。我们进一步表明，最初的增加$T_{\rm{N}}$的磁相是由于减弱的Kitaev相互作用$K$随着增强的海森堡项$J$和非对角各向异性$Γ$。我们的研究揭示了一个共同的线索在相互作用的磁性和二聚在压力Kitaev材料。
2022-02-15 cond-mat.str-el
Clues and criteria for designing Kitaev spin liquid revealed by thermal and spin excitations of honeycomb iridates Na$_2$IrO$_3$
与原来的预期相反，Na $_2$ IrO $_3$不是Kitaev量子自旋液体（QSL），但在实验中显示出锯齿型反铁磁有序。在这里，我们提出了实验线索和标准来衡量如何在手中的材料是接近Kitaev的QSL状态。为此，我们系统地研究了由Chaloupka $et$ $al$研究的广义Kitaev-Heisenberg模型的热激发和自旋激发。在Phys. Rev. Lett. 110，097204（2013）和Yamaji $et$ $al$提出的Na $_2$ IrO $_3$的有效从头算哈密顿量。在Phys. Rev. Lett. 113，107201（2014）中描述的方法。结果表明，除了磁有序矩和Neel温度的降低等简单的判据外，量子线与Kitaev量子线的接近还表现出以下特征：（1）由于自旋被分解为两种类型的Majorana费米子，在$T_{\ell}$和$T_h$处出现了比热随温度变化的两个峰值. (2)在双峰之间，在熵的温度依赖性中，突出的平台或肩部固定在$(R/2)\ln 2$处，其中$R$是气体常数。(3)线性自旋波近似在动力学结构因子低激发下的失效。(4)小比率$T_{\ell}/T_h$接近或小于0.03。根据所提出的标准，Na $_2$ IrO $_3$被归类为一个化合物接近Kitaev的QSL，并被证明是一个有前途的候选人的QSL的实现，如果相关的材料参数可以…
2016-01-21 cond-mat.str-el
Origin of the insulating state in the Kitaev candidate Cu$_2$IrO$_3$
本研究结合晶体对称性分析与密度泛函理论计算，揭示Kitaev候选材料Cu₂IrO₃绝缘态的微观起源为Ir离子电荷有序化，形成相互贯穿的Ir⁴⁺与Cu²⁺三角晶格，构成新型蜂窝Kitaev晶格。
2024-11-29 cond-mat.str-el
Kitaev Materials
在具有部分填充的$4d$和$5d$壳层的过渡金属化合物中，自旋轨道纠缠、电子关联和晶体场效应共同产生了各种新颖形式的拓扑量子物质。这包括Kitaev材料--一种自旋轨道辅助的莫特绝缘体，其中局部的自旋轨道纠缠$j=1/2$矩形成，受到强键方向相互作用的影响。在概念层面上，Kitaev材料因其非传统的磁性形式而引起了人们的极大兴趣，例如二维和三维晶格几何中的自旋液体物理学或非平凡自旋纹理的形成。实验上，已经合成了许多Kitaev材料，其包括蜂窝材料Na $_2$ IrO $_3$、$α$ $_2$ IrO $_3$和RuCl $_3$，三角形材料Ba $_3$ Ir $_x$ Ti $_{3-x}$ O $_9$，以及三维超蜂窝和带状蜂窝材料$β$-Li $_2$ IrO $_3$和$_3$ MATHABMW-Li $_2$ IrO $_3$。这些课堂讲稿提供了一个简短的回顾，这些Kitaev材料的理论和实验探索的现状。
2017-01-24 cond-mat.str-el
Raman Scattering Signatures of Kitaev Spin Liquids in A$_2$ IrO$_3$ Iridates
本文从理论上研究了Kitaev-Heisenberg模型中无隙量子自旋液体相的拉曼散射响应$I(ω)$。占主导地位的偏振无关的贡献$I_K (ω)$反映了在基态通量部门的紧急马约拉纳费米子的态密度。可积性破缺的海森堡交换产生了第二个贡献，其主要部分$I_H (ω)$具有量子猝灭的形式，对应于四个$Z_2$规范通量的突然插入。这导致在弱偏振相关的响应与尖锐的峰值伴随着广泛的功能，这可以与马约拉纳费米子在扰动的规范场的存在下的通量激发的能量。我们讨论的实验情况，并探讨更普遍的Kitaev自旋液体响应函数的可积性破缺的影响。
2014-06-16 cond-mat.str-el
Raman Signatures of Strong Kitaev Exchange Correlations in (Na$_{1-x}$Li$_x$)$_2$IrO$_3$ : Experiments and Theory
对（Na $_{1-x}$ Li $_x$）$_2$ IrO $_3$（$x = 0, 0.05$和$0.15$）单晶的非弹性光散射研究表明，在$\sim $ ~2750 cm $^{-1}$处有一个与偏振无关的宽谱带，其带宽为$\sim 1800$ ~cm $^{-1}$。对于Na $_2$ IrO $_3$，在温度$ \leq 200$ ~K下观察到宽带，并且在磁有序状态内持续存在。对于Li掺杂的样品，这种模式的强度增加，转移到较低的波数，并持续到较高的温度。最近已经预测了这种模式（Knolle等人）。是基塔耶夫自旋液体的特征我们分配的宽带的观察是强Kitaev交换相关性的签名。宽带甚至在磁有序态内部也存在的事实表明，动态波动的时刻甚至在$T_{N}$以下也存在。这进一步支持我们的平均场计算。平均场理论计算的拉曼响应表明，自旋液体状态预测的宽带生存在磁有序状态附近的磁-自旋液体相边界。与理论模型的比较给出了Kitaev交换相互作用参数的估计为$J_K\approx 57$ ~meV。
2016-03-29 cond-mat.str-el
Magnetic field-induced evolution of intertwined orders in the Kitaev magnet $β$-Li$_2$IrO$_3$
最近在三维Kitaev磁体$β$ -Li $_2$ IrO $_3$中的散射实验表明，沿结晶学${\bf b}$轴的相对较弱的磁场驱动系统从其不相称的反向旋转顺序到相关顺磁体，具有沿场叠加磁化的显著均匀的“锯齿形”分量。在这里，它示出的锯齿形命令是不是从它的线性耦合到字段（通过交错，非对角元素的${\bf g}$ -张量），但从它的纠缠与不相称的顺序和纵向磁化。新兴的图片解释了所有定性的实验结果在零和有限的领域，包括迅速下降的不相称的顺序与字段和所谓的强度总和规则。后者被证明是独立的海森堡交换$J$的小签名，相比Kitaev耦合$K$和非对角各向异性$Γ$。值得注意的是，在感兴趣的区域中，无公度分量消失的场$H^\ast$基本上仅取决于$J$，这允许从$H^\ast$的报告测量中提取$J\!\simeq\!4K$的估计。我们还评论了最近的实验在加压$β$ -锂$_2$ IrO $_3$和得出结论，$J$随压力下降。
2018-03-01 cond-mat.str-el
Exotic low-energy excitations emergent in the random Kitaev magnet Cu$_2$IrO$_3$
我们报告的磁化$M(H)$，直流/交流磁化率$χ(T)$，比热$C_{\mathrm{m}}(T)$和μ子自旋弛豫（$μ$ SR）测量Kitaev蜂窝铱酸铜$_2$ IrO $_2$淬火无序。尽管存在化学无序，但我们从$C_{\mathrm{m}}(T)$和$μ$ SR数据中没有发现自旋玻璃低至260 mK的迹象。此外，通过零场μ子自旋弛豫观察到的持续自旋动力学证明了静态磁性的存在。值得注意的观察是$χ[H,T]$和$M[H,T]$在$H/T$中的标度关系，标度指数为$α=0.26-0.28$，这是从键的随机性预期的。然而，$C_{\mathrm{m}}[H,T]/T$不服从预测的普遍标度律，指向除了随机单态的存在下，低洼的激发。我们的研究结果表明一个有趣的作用，淬火无序在Kitaev自旋系统中创建低能量激发可能属于Z $_2$通量。
2018-11-16 cond-mat.str-el
Critical properties of the Kitaev-Heisenberg model
研究了在有限温度下蜂窝晶格上Kitaev-Heisenberg模型的临界性质，该模型可以描述准二维化合物Na $_2$ IrO $_3$和Li $_2$ IrO $_3$的物理性质.该模型经历了两个相变作为温度的函数。在低温下，热涨落通过有序-无序机制诱导磁长程序。具有自发破缺的$Z_6$对称性的磁有序态持续到特定的临界温度。我们发现在低温有序相和高温无序相之间存在一个中间相。有限尺度尺度分析表明，中间相是一个临界的Kosterlitz无相变相，具有连续变化的指数。我们认为，中间相实际上已观察到以上的低温磁有序相在钠$_2$ IrO $_3$，并可能在锂$_2$ IrO $_3$。
2012-11-18 cond-mat.str-el
Chemical- and hydrostatic-pressure effects on the Kitaev honeycomb material Na$_2$IrO$_3$
利用μ子自旋弛豫和核磁共振方法研究了量子自旋液体态的候选材料\tcr{polycrystalline} Na $_2$ IrO $_3$在化学压力和流体静压下的低温磁性. Li对Na的化学取代促进了非均匀磁有序，而流体静压（高达3.9GPa）导致有序温度$T_\mathrm{N}$的提高.在第一种情况下，不均匀的磁序表明广泛分布的$j=\,$ \textonehalf \ Ir $^{4+}$磁矩的短程或长程相关性，反映了局部无序。在施加压力点下$T_\mathrm{N}$的增加是由于层间压缩引起的三维相互作用的强度增加。
2018-10-10 cond-mat.str-el
Theory of Raman response in three-dimensional Kitaev spin liquids: application to $β-$ and $γ-$Li$_2$IrO$_3$ compounds
计算了Kitaev自旋模型在$\mathcal{H}$ - $0$、$\mathcal{H}$ - $1$和$\mathcal{H}$ - $\infty$谐振蜂窝晶格上的拉曼响应.我们确定了几个定量的特征，在拉曼光谱的自旋液相的特性。不像动力学结构因子，探测两个马约拉纳自旋和磁通激发出现自旋分馏，在Kitaev模型的拉曼光谱直接探测的状态对分数，分散马约拉纳自旋的密度。因此，所有这些模型中的拉曼光谱对于充分的各向同性耦合都是无隙的，具有由分散的马约拉纳自旋的费米线（或点）产生的低能幂律。我们表明，拉曼光谱的偏振依赖性包含有关基态对称性的重要信息。我们还讨论了在何种程度上的拉曼响应的功能，我们发现反映自旋液相的一般性质，并评论其可能的相关性$α-$，$β-$和$γ-$锂$_2$ IrO $_3$化合物。
2015-07-22 cond-mat.str-el
Phase Diagram and Quantum Order by Disorder in the Kitaev $K_1$-$K_2$ Honeycomb Magnet
我们发现，拓扑Kitaev自旋液体的蜂窝晶格是非常脆弱的第二邻居Kitaev耦合$K_2$，最近已被证明是占主导地位的扰动远离最近邻模型在铱酸钠$_2$ IrO $_3$，也可能发挥作用，在$α$ -RuCl $_3$和Li $_2$ IrO $_3$。这种耦合自然地解释了Z字形有序（没有引入不切实际的大的较长范围海森堡交换项）和最近在Na $_2$ IrO $_3$中观察到的实空间和自旋空间之间的特殊纠缠。此外，我们在这里提出的最小$K_1$ - $K_2$模型具有独特的性质，即经典和量子相图以及它们各自的有序无序机制由于经典和量子对应物的根本不同的对称性而定性不同。
2015-12-07 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-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
RIXS observation of bond-directional nearest-neighbor excitations in the Kitaev material Na$_2$IrO$_3$
自旋轨道耦合锁定自旋方向和空间取向，并在半经典磁体中产生局部自旋易轴和相关的有序。量子自旋-1/2不受这种命运的影响：自旋不是局部各向异性的，而是自旋-自旋相互作用。因此，相互作用变得依赖于自旋之间的键的空间取向，其主要的理论例子是Kitaev磁体。键方向的相互作用意味着存在键方向的磁性模式，预测自旋激发，使结晶等效键磁性不等效，但仍然难以捉摸的实验。在这里，我们表明，共振非弹性X射线散射，使我们能够明确探测磁激发的键方向字符。为此，我们使用一个由一个键和相应的自旋分量跨越的散射平面，并扫描包含多个布里渊区的动量转移范围。将这种方法应用到Na $_2$ IrO $_3$中，我们建立了10 meV和45 meV下磁激发的不同键方向特性。结合自旋-自旋相关性的观察，仅限于一个单键，这实验验证了Kitaev字符交换相互作用长期提出的这种材料。
2023-01-19 cond-mat.str-el
