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
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
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
Unconventional magnetic order on the hyperhoneycomb Kitaev lattice in $β$-Li2IrO3: full solution via magnetic resonant x-ray diffraction
最近合成的铱酸盐$β$ IrO $_3$已被提出作为候选物，以显示由三维“超蜂窝”晶格上的键依赖的各向异性相互作用（Kitaev模型）的阻挫效应稳定的新颖磁性行为。在这里，我们报告了一项使用中子粉末衍射和磁共振X射线衍射来求解完整磁性结构的联合研究。我们发现一个复杂的，不相称的磁秩序与非共面和反向旋转的Ir矩，令人惊讶的是，它的许多功能与相关的结构多型“stripyhoneycomb”$γ$ -锂$_2$ IrO $_3$，占主导地位的Kitaev相互作用已被调用来解释所观察到的磁结构的稳定性。这两种结构多型体具有不同的全局晶格拓扑结构，但具有相同的局部连通性，它们之间的行为相似性强烈暗示，相同的磁相互作用和相同的潜在机制决定了两种材料中磁序的稳定性，表明$β$ -和$γ$ -Li $_2$ IrO $_3$是在固态材料中实现主导Kitaev相互作用的强候选者。
2014-08-01 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
Sound attenuation in the hyperhoneycomb Kitaev spin liquid
School of Physics and Astronomy, University of Minnesota（明尼苏达大学物理与天文学院）；Ecole normale superieure, Paris（巴黎高等师范学院）
通过声学衰减测量研究超双曲蜂窝凯特模型中的自旋液体特性，揭示其与强凯特相互作用的关联。
2022-05-16 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
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
Ground-State Phase Diagram of the Kitaev-Heisenberg Model on a Three-dimensional Hyperhoneycomb Lattice
本文利用赝费米子泛函重整化群方法研究三维超蜂窝晶格上的Kitaev-Heisenberg模型，得到包含量子自旋液体相和四个磁有序相的基态相图，并揭示了各向异性对相图的影响，为寻找超蜂窝Kitaev材料提供参考。
2023-03-16 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
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
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
Heisenberg-Kitaev model on hyperhoneycomb lattice
受最近实验的启发，我们研究了三配位Ir $_2$（Takagi et.这种材料的晶格几何形状，以及带有$J_{\rm eff}=1/2$矩的Ir $^{4+}$离子，表明Heisenberg-Kitaev模型可以有效地捕获系统在强耦合极限下的低能自旋物理。结合半经典分析，精确解和从费米子平均场论，我们发现，除了自旋液体，四个不同的磁有序相取决于参数制度。所有四个磁相--尼尔相、极化铁磁体相、斜条纹相和斜之字形相--都具有共线的自旋排序。三维Z $_2$自旋液体，它在一个扩展的参数范围内的Kitaev点周围的精确可解的延伸，具有一个变形费米圆（co-dimensions，$d_c=2$）的无隙马约拉纳模式。我们讨论了磁场和有限温度对不同阶段的影响，可能是相关的未来的实验。
2014-01-21 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
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
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
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
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
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
Unified theory of spiral magnetism in the harmonic-honeycomb iridates α, β, γ Li2IrO3
最近发现了具有化学式Li $_2$ IrO $_3$的绝缘铱酸盐家族，其具有三种不同的晶体结构$α,β,γ$（蜂窝状、超蜂窝状、条纹蜂窝状）。对三维多型体$β$ -和$γ$ -Li $_2$ IrO $_3$的测量发现，它们磁有序成非常相似的螺旋相，表现出非共面反向旋转螺旋磁序，等效波矢q=0.57。我们研究磁哈密顿这个家庭，并表明，相同的三重最近邻Kitaev海森堡伊辛（KJI）相互作用再现这种螺旋顺序的$β,γ$ -锂$_2$ IrO $_3$结构。我们分析了这一现象的起源，通过研究一个1D锯齿链，一个结构单元的三个多型共同的模型。链的解决方案透明地显示了Kitaev相互作用如何稳定的反向旋转的螺旋，这是持续恢复链间耦合。我们的极小模型对$α$ -Li $_2$ IrO $_3$的磁序作了具体的预测.
2015-06-15 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
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
Breakdown of magnetic order in the pressurized Kitaev iridate $β$-Li$_2$IrO$_3$
利用磁化强度、热膨胀、磁致伸缩和μ子自旋旋转（$μ$ SR）测量，以及压力下的单晶X射线衍射和从头计算，研究了Kitaev超蜂窝状铱酸盐$β$ -Li $_2$ IrO $_3$的温度-压力相图。$β$ -Li $_2$ IrO $_3$的Neel温度在初始压缩时以0.9 K/GPa的斜率增加，但是极化场$H_c$的减少反映了无公度阶的增长的不稳定性。在1.4 GPa下，有序态在一阶跃迁后分解，让位于一个新的基态，其特征是动态相关和冻结自旋的共存。在没有任何明显结构缺陷的情况下的这种部分冻结可能表明所产生的压力诱导自旋液体的经典性质，这是对压力下最近邻非对角交换$Γ$增加的观察结果。
2018-06-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Eclipsing Kitaev: off-diagonal exchange governs the correlated high-field phases of $β$-Li$_2$IrO$_3$
Institute of Science and Technology Austria（奥地利科学技术研究院）；Loughborough University（拉夫堡大学）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
研究β-Li₂IrO₃的高场相图，通过磁致磁化率测量发现其相结构依赖方向，用基于对称性的J-K-Γ模型及微观计算表明非对角Γ交换耦合磁序稳定高场相，解释了候选材料中场致自旋液体预期未实现的原因。
2026-07-08 cond-mat.str-el
Three dimensional quantum spin liquids in models of harmonic-honeycomb iridates and phase diagram in an infinite-D approximation
受最近合成的两种绝缘Li $_2$ IrO $_3$多晶型物的启发，其中$^{4+}$ $S_{eff}$ =1/2矩形成具有三重配位的3D（“谐波”）蜂窝结构，我们研究了所得$β$ -Li $_2$ IrO $_3$超蜂窝晶格和$γ$ -Li $_2$ IrO $_3$带状蜂窝晶格上的磁性汉密尔顿。实验测得的磁化率表明，Kitaev相互作用，预测理想的90 $^\circ$ Ir-O-Ir键，在这些材料中是相当大的。我们首先考虑纯Kitaev相互作用，这导致了一个完全可溶的三维量子自旋液体（QSL）与紧急马约拉纳费米子和Z $_2$通量环。与2D QSL不同，3D QSL对有限温度是稳定的，具有$T_c \approx |K|/100$。在包括海森堡耦合时，精确的溶解度丢失了。然而，通过注意到，最短的闭环$\ell$是相对较大的，在这些结构中，我们构建了一个$\ell\rightarrow \infty$近似通过定义模型的贝特格。在热力学极限下，使用张量网络状态和无限系统时间演化块抽取（iTEBD）算法，直接获得了该晶格上Kitaev-Heisenberg模型的相图。磁有序和缺口QSL阶段被发现，后者被确定的纠缠指纹。
2014-10-17 cond-mat.str-el
Anisotropic temperature-field phase diagram of single-crystalline $β$-Li$_2$IrO$_3$: magnetization, specific heat, and $^7$Li NMR study
详细的磁化强度，比热，和$^7$锂核磁共振（NMR）测量单晶的超蜂窝Kitaev磁铁$β$ -Li $_2$ IrO $_3$的报告。在高温下，{ \cred各向异性的磁化是反映了不同的居里-外斯温度为不同的磁场方向}，与铁磁Kitaev相互作用（$K$）和负的非对角各向异性（$Γ$）的组合作为两个主导项的自旋哈密顿量。在低温下，沿$a$或$c$施加的磁场对系统只有微弱的影响，并将Néel温度从0 T时的38 K降低到14 T时的约35.5 K，在粉末样品上没有观察到高达58 T的场诱导跃迁。相反，沿$b$施加的场引起$T_N$的急剧减少，其在$H_c=2.8$ T周围消失，让位于朝向量子顺磁状态的交叉。$^7$ Li NMR测量在这个领域引起的状态揭示了一个逐渐线加宽和线位移随温度的连续演变，这表明当地磁场的发展。自旋-晶格弛豫速率在交叉温度40 K附近有一个峰值，在此温度以下遵循幂律行为。
2019-07-26 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
Classification of quantum phases for the star-lattice antiferromagnet via a projective symmetry group analysis
我们研究了星型晶格上海森堡反铁磁体的可能量子基态，它可能在最近发现的聚合醋酸铁Fe $_3$（$μ_3$ -O）（$μ$ -OAc）$_6$（H $_2$ O）$_3$ [Fe $_3$（$μ_3$ -O）（$μ$ -OAc）$_{7.5}$ ] $_2\cdot$ 7 H $_2$ O中实现.尽管这种材料中的Fe $^{\rm III}$磁矩携带自旋5/2，并且系统最终在低温下磁性有序，但磁有序温度远低于估计的居里-外斯温度，揭示了自旋相互作用的受抑性质。预计这种材料的低自旋类似物可能会在未来合成，我们调查的影响，量子涨落的星形晶格反铁磁体使用大- $N$ Sp（$N$）平均场理论和投影对称群分析可能的玻色子量子自旋液相。结果表明，当最近邻价键振幅不为零时，只存在两个带隙的$Z_2$自旋液相。特别地，在最近邻交换模型中具有较低能量的自旋液相可以对于相对较高的自旋幅度而稳定。因此，它可能是实现量子自旋液态的一个更好的候选者。我们还确定了由玻色子自旋子在两个不同的自旋液相中的凝聚所产生的磁有序图案。我们预计这些磁有序模式将直接相关的低温有序相的醋酸铁。包含所有这些阶段和各种二聚状态的相图获得的最近邻交换模型和它的影响进行了讨论。
2009-03-19 cond-mat.str-el
Non-Loudon-Fleury Raman scattering in spin-orbit coupled Mott insulators
我们重新审视了具有强自旋轨道耦合的莫特绝缘体中的磁拉曼散射理论，主要关注Kitaev材料。我们表明，Kitaev材料与键各向异性的相互作用，一般预计将显示一个和两个磁振子响应。它进一步表明，为了获得正确的领导贡献的拉曼顶点运营商$\mc{R}$，必须考虑到精确的，光子辅助的微观跳跃过程中的电子，并在系统中具有多个跳跃路径，$\mc{R}$包含超出传统的Loudon-Fleury理论中出现的条款。最显著的是，对三维超蜂窝Kitaev材料$β$ -Li $_2$ IrO $_3$的情况的修正形式的数值实现揭示了非Loudon-Fleury散射项实际上主导拉曼强度。此外，它们引起偏振依赖性的定性修改，包括例如，在低能量下出现了一个尖锐的单磁振子峰，这在传统的Loudon-Fleury理论中是没有预料到的。这个峰值是由微观光子辅助隧穿过程引起的，这种过程与导致对称非对角相互作用$Γ$（已知存在于许多Kitaev材料中）的过程类型相似，但在拉曼顶点中采用键定向磁偶极子项的形式。预计这些结果将适用于所有Kitaev材料，并标志着对具有强自旋轨道耦合和多交换路径的材料中拉曼散射的理解范式的急剧变化。
2021-09-19 cond-mat.str-el
Quantum spin liquid with a Majorana Fermi surface on the three-dimensional hyperoctagon lattice
出于最近合成的$β$ -锂$_2$ IrO $_3$ -自旋-轨道纠缠$j=1/2$莫特绝缘体与三维晶格结构的Ir $^{4+}$离子-我们认为广义的Kitaev模型，相信捕捉一些微观之间的相互作用的铱时刻在三个空间维度的各种三价晶格结构。特别令人感兴趣的是所谓的超八边形晶格-超kagome晶格的前中间晶格，其基态是无间隙的量子自旋液体，其中无间隙的马约拉纳模式形成扩展的二维马约拉纳费米表面。我们证明，这马约拉纳费米表面是固有的晶格对称性的保护，并讨论可能的不稳定性。因此，我们提供了第一个例子的分析听话的微观模型的相互作用SU（2）自旋1/2自由度在三维空间，窝藏一个自旋液体与二维自旋费米表面。
2014-01-29 cond-mat.str-el
Non-Kitaev spin liquids in Kitaev materials
指出Kitaev材料不一定支持Kitaev自旋液体。众所周知，自旋相互作用中存在Kitaev项并不是Kitaev自旋液体基态的充分条件。许多其他自旋液体可以通过系统的竞争自旋相互作用来稳定。因此，我们探索的可能性非Kitaev自旋液体的蜂窝Kitaev材料。我们用Schwinger玻色子表示自旋变量，对带隙的$\mathbb{Z}_2$自旋液体进行了系统的分类。Kitaev材料中强自旋轨道耦合的存在为非Kitaev自旋液体的投射对称群分类带来了新的成分。我们预测了这些带隙非Kitaev自旋液体的光谱性质。此外，在我们发现的带隙自旋液体中，我们确定了自旋液体，其自旋凝聚导致在Na $_2$ IrO $_3$和$α$ -RuCl $_3$中观察到的Z字形磁序的磁布拉格峰结构。我们进一步讨论了带隙$\mathbb{Z}_2$自旋液体的可能性和从锯齿形磁序到加压$α$ -RuCl $_3$自旋二聚的去限制量子临界性。
2019-04-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
