Nature of Magnetic Excitations in the High-Field Phase of $α$-RuCl$_3$
我们提出了全面的电子自旋共振（ESR）研究的平面内取向的单晶$α$ $_3$，准二维材料与蜂窝结构，专注于其高场自旋动力学。测量在高达16 T的磁场中进行，沿[110]和[100]方向施加。检测到几种ESR模式。结合我们的研究结果与最近的非弹性中子和拉曼散射数据，我们确定了大多数观察到的激发。最重要的是，我们表明，超出磁有序区域的边界的低温ESR响应主要是由单粒子和两粒子的过程与磁振子作为基本激发。讨论了临界场附近激发谱的特点。
2020-07-15 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
Magnetic excitations in biaxial-strain detwinned $α$-RuCl$_{3}$
通过双轴应变去孪晶α-RuCl3，利用非弹性中子散射揭示本征磁激发，发现低能自旋波源自M点及各向异性相互作用，并观察到无法用传统磁振子解释的六重对称连续谱，支持Kitaev量子自旋液体的分数化激发。
2025-09-08 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
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
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
Relation between Kitaev magnetism and structure in $α$-RuCl$_3$
利用拉曼散射研究了蜂窝状Kitaev材料$α$ $_3$及其海森堡对应物CrCl $_3$的晶格和磁激发.我们的声子拉曼光谱给出了证据的一阶结构从单斜晶系的菱形结构的两种化合物的转变。值得注意的是，只有$α$ $_3$具有大的热滞后，这与宽相共存的形成相一致.在$70-170$ K的相关温度区间内，我们也观察到磁激发的滞后行为。菱面体相的磁响应比单斜相的强，证明了晶体结构和低能磁响应之间的耦合。我们的研究结果表明，Kitaev磁性伴随着分形激发是容易受到小的变化的键几何形状。
2017-05-03 cond-mat.str-el
Spin-orbit excitations and electronic structure of the putative Kitaev magnet $α$-RuCl$_3$
具有强自旋-轨道耦合的莫特绝缘体已经被提出来容纳非常规的磁态，包括Kitaev量子自旋液体。4 $d$系统$α$ -RuCl $_3$最近被认为是Kitaev系统的候选者，在磁散射实验中有不寻常的自旋激发的证据。我们应用光学光谱和拉曼散射相结合的方法来研究这种材料的电子结构。我们的测量揭示了一系列的轨道激发涉及本地化的总角动量态的Ru离子，这意味着强的自旋-轨道耦合和电子-电子相互作用共存于这种材料。这些功能的分析使我们能够估计的自旋轨道耦合强度，以及其他参数描述的本地电子结构，揭示了一个明确的层次结构内的Ru $d$状态的能量尺度。通过比较我们的实验结果与密度泛函理论的计算，我们还澄清了光学响应的整体特征。结果表明，$α$ -RuCl $_3$是研究蜂窝晶格上自旋轨道耦合磁性的理想材料体系。
2016-03-09 cond-mat.str-el
Vibronic excitations in resonant inelastic x-ray scattering spectra of K$_2$RuCl$_6$
本研究通过后Hartree-Fock方法构建并数值对角化嵌入Ru$^{4+}$离子的动态Jahn-Teller哈密顿量，复现K$_2$RuCl$_6$的RIXS谱，证明部分峰来自Jahn-Teller耦合而非晶体场分裂。
2023-04-25 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
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
Theoretical investigation of the magnetic dynamics in $α$-RuCl$_3$
用自旋波理论研究了$α$ -RuCl $_3$中的自旋波激发。从五轨道Hubbard模型出发，利用微扰理论，导出了一个在大Hubbard（$U$）极限下的有效同位旋- $1/2$模型.基于第一性原理计算的能带结构，我们发现有效模型可以进一步简化为包含铁磁最近邻Kitaev相互作用（$K$）和非对角交换相互作用（$Γ$）的$K$ - $Γ$模型.利用自旋波理论，我们发现$K$ - $Γ$模型可以给出磁激发，这与最近的中子散射实验结果是一致的。
2017-07-20 cond-mat.str-el
Electronic and phonon excitations in α-RuCl$_3$
报道了Kitaev候选材料α-RuCl $_3$在10 ~ 8000 cm $^{-1}$（$\sim$ 1 meV - 1 eV）波数和5 ~ 295 K温度下的THz、红外反射率和透射率实验。如前所述，所研究的化合物经历了一级结构相变，从单斜高温相到菱形低温相。相变表现出极端和不寻常的滞后行为，其范围从60到166 K。在通过这个相变，在整个频率范围内研究，我们发现了一个显着的反射率的变化，这几乎是一个因素的两倍。我们提供了一个宽带频谱的介电常数，介电损耗和光学电导率从太赫兹到中红外制度，并详细研究了声子响应和低位电子态密度。我们提供的证据的光学能隙，这是为了200毫电子伏，在良好的协议与来自测量的直流电阻率的差距发病。值得注意的是，随着温度的升高，间隙的开始表现出强烈的蓝移。
2017-08-05 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
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
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
Thermodynamic evidence of fractionalized excitations in α-RuCl3
分数激发是近年来凝聚态物理研究的热点。分形的自旋自由度到本地化和巡回马约拉纳费米子预测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。作为温度的函数，理论预测的特征双峰结构的热容量作为指纹的这些激励。本文报道了高质量α-RuCl 3单晶体的热容随温度和磁场变化的详细实验，并进行了大量的工作来确定准确的声子背景。我们测量了单晶氯化铑作为非磁性参考，并进行了从头计算的两种化合物的声子态密度。这些从头计算的文件，固有的声子贡献的热容量不能通过一个简单的重新缩放的参考使用的原子质量的差异，得到的。即使对于与标题化合物有微小差别的非磁性RhCl 3，也需要大规模的重整化。在零磁场中的α-RuCl 3中，在远高于磁序开始的温度下存在过剩热容。在远超量子临界的外磁场中，当长程磁序被完全抑制时，过剩热容呈现特征双峰结构。在零场下，低峰只出现在磁序开始附近的温度，似乎与正则自旋自由度有关。在更高的磁场下，超过临界场，该峰移动到10 K。高温峰位于50 K附近，几乎不受外部磁场的影响，携带预测的熵量，R/2 ln 2，并可能类似于Kitaev物理学的残余。
2018-11-28 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
High-Field Quantum Disordered State in $α$-RuCl3: Spin Flips, Bound States, and a Multi-Particle Continuum
层状$α$ -RuCl 3已被讨论为近似Kitaev自旋液体化合物。拉曼和太赫兹光谱的磁激发证实，低温反铁磁有序相具有广泛的拉曼连续谱，连同两个磁振子激发在2.7和3.6毫电子伏，分别。当长程序被外部磁场抑制时，连续强度被最大化。在7.5 T附近的场诱导量子相变以上的状态的特征在于由带隙的多粒子连续体，其中出现两粒子束缚态，以及在较低能量下的定义明确的单粒子激发。精确的对角化计算表明，Kitaev和非对角交换条款的Fleury-Loudon运营商是至关重要的拉曼光谱中发生这些功能。我们的研究坚定地建立了部分极化的量子无序字符的高场相位。
2019-08-30 cond-mat.str-el
Multiple Spin-Orbit Excitons and the Electronic Structure of $α$-RuCl$_3$
蜂窝状化合物$α$ $_3$作为近似Kitaev自旋液体材料被广泛讨论。这种情况下建立在自旋轨道纠缠$j = 1/2$矩产生的$t_{2g}^5$电子配置与强自旋轨道耦合$λ$和一个大的立方晶场。然而，$α$ $_3$的低能电子结构仍然令人困惑。特别是在0.30 eV，0.53 eV和0.75 eV的红外吸收特性似乎与理论不符。自旋-轨道激子的能量、从$j = 1/2$到3/2的激发以及因此$λ$的值也是有争议的。结合红外和拉曼数据，我们表明，红外特征可以归因于单，双，和三重自旋轨道激子。我们发现，$λ$ = 0.16 eV和$Δ$ =42（4）meV的观察到的非立方晶场分裂，支持的有效性的$j= 1/2$图片$α$-RuCl $_3$。不寻常的强度的双激发相关的基础跳跃的相互作用，形成主导Kitaev交换的基础。
2019-11-21 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
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
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
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
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
Unveiling Non-Kitaev Interactions and Field-Angle Dependence in Topological Magnon Transport of $α$-RuCl$_3$
本研究利用自旋波理论探讨 $α$-RuCl$_3$ 在外磁场极化态下的拓扑磁激发，揭示横向热霍尔电导率和自旋能斯特系数对磁场方向及 $JKΓΓ'$ 模型参数的显著依赖性，为识别有效哈密顿量提供理论框架。
2024-11-05 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
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
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
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
$α$-RuCl3: a Spin-Orbit Assisted Mott Insulator on a Honeycomb Lattice
我们研究了自旋轨道耦合在$α$ -RuCl 3电子结构中的作用，其中Ru离子处于4d 5构型形成蜂窝晶格。测量的光谱表现出明确的光学间隙和t2 g轨道内的激发。光谱可以很好地描述与第一性原理的电子结构计算，通过考虑自旋轨道耦合和电子相关性。此外，我们的X射线吸收光谱测量在Ru的L-边缘表现出明显的光谱特征与存在大量的自旋-轨道耦合，以及一个非常大的分支比。我们认为$α$ -RuCl 3是一种自旋-轨道辅助的莫特绝缘体，并且键依赖的Kitaev相互作用可能与该化合物有关。
2014-03-18 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
Translation-enriched $Z_2$ spin liquids and topological vison bands: Possible application to $α$-RuCl$_3$
受自旋-轨道耦合$2d$ Mott绝缘体$α$ -RuCl $_3$的磁场诱导相实验的启发，我们研究了晶格平移对称性富集的带隙$Z_2$量子自旋液体（QSL）的一些一般性质.我们发现，有$12$不同的这样的阶段与不同的实现平移对称。在某些相态中，这种QSL的视子激发可能形成拓扑Chern带。我们探讨了一个假定的$Z_2$ QSL作为一个候选基态在中间磁场的$α$ -RuCl $_3$的唯象描述。这种状态在中子散射中具有宽的连续谱，在零温度下变为零的“玻色子”热霍尔信号，以及与锯齿形磁有序态的自然联系，所有这些都在$α$ -RuCl $_3$中可见。一般来说，在这种状态下，在布里渊区的多个点处也会看到连续散射。
2022-07-21 cond-mat.str-el
Neutron spectroscopy evidence for a possible magnetic-field-induced gapless quantum-spin-liquid phase in a Kitaev material $α$-RuCl$_3$
$α$ -RuCl $_3$作为Kitaev量子自旋液体（QSL）最有希望的候选化合物之一，受到了广泛的关注。然而，它的基态表现出长距离锯齿形磁序，这违背了QSL阶段。然而，磁序是脆弱的，可以通过施加外部磁场完全抑制。在这里，我们探索的$α$ -RuCl $_3$的磁激发下的面内磁场的演变，进行非弹性中子散射测量高品质的单晶。在零场条件下，在$M$点附近存在自旋波激发，在$\mitΓ$点附近存在连续谱，它们分别与Kitaev QSL态的锯齿磁序和分数激发有关.通过增加磁场，自旋波激发逐渐让位于连续激发。在临界场$μ_0H_{\rm c}=7.5$ T的边缘，前者消失，只剩下后者，表明出现了纯QSL态。通过进一步增加场强，$\mitΓ$点附近的激发变得更强。通过跟踪$\mitΓ$点附近激发态的能隙演化，我们建立了一个由三个有趣相组成的相图，包括低场的能隙锯齿序相、$μ_0H_{\rm c}$附近的可能无能隙QSL相和高场的能隙部分极化相.这些结果表明，面内磁场可以驱动$α$ $_3$进入临界场附近的长期寻求的QSL状态。
2022-04-10 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
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
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
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
The range of non-Kitaev terms and fractional particles in RuCl$_3$
相对论莫特绝缘体的磁激发是实现Kitaev量子自旋液体（QSL）的关键。这个完全可解的模型涉及到一个高度纠缠的状态所产生的依赖于键的伊辛相互作用，产生激发这是非本地的自旋翻转。在真实材料中的一个关键挑战是确定非Kitaev项的相对大小及其在分数激发出现或抑制中的作用。在这里，我们确定的能量和温度边界的非Kitaev相互作用的直接比较RuCl 3的拉曼磁化率与量子蒙特卡罗（QMC）结果的Kitaev QSL。此外，我们进一步证实了分数性质的磁激发，这是通过创建一对费米准粒子。有趣的是，这种费米子响应在非基塔耶夫范围内仍然有效。我们的研究结果和对喇曼极化率的关注为今后的QSL理论和实验研究提供了一个严格的新的测试。
2020-03-18 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
Spin-wave excitations evidencing the Kitaev interaction in single crystalline $α$-RuCl$_3$
长期以来，人们一直在寻找量子自旋液体背后的Kitaev相互作用，但仍然缺乏可以直接确定其强度的实验数据。在这里，通过对高质量的$α$ -RuCl $_3$单晶进行非弹性中子散射测量，我们观察到二维布里渊区的M点周围具有$\sim$ 2 meV间隙的自旋波谱。基于第一性原理计算得到的能带，导出了强耦合极限下的有效自旋模型，发现各向异性Kitaev相互作用$K$项和各向同性反铁磁非对角交换相互作用$Γ$项明显大于海森堡交换耦合$J$项.我们的实验数据可以很好地拟合与$K=-6.8$ meV和$Γ=9.5$ meV的有效自旋模型。这些结果明确地表明，Kitaev物理是实现在真实的材料。
2017-02-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Field-induced intermediate phase in $α$-RuCl$_3$: Non-coplanar order, phase diagram, and proximate spin liquid
具有强自旋轨道耦合的受抑磁体有望承载物质的拓扑状态，具有分数激发和涌现的规范场。Kitaev关于蜂窝晶格Majorana自旋液体的提议引发了对实验实现的强烈搜索，其中键依赖的伊辛相互作用是基本的构建块。一个主要的候选物是$α$ $_3$，然而，迄今为止还不了解其在磁场中的相图。在这里，我们提出了确凿的实验证据，一种新的场诱导有序相在$α$ -RuCl $_3$，夹在锯齿形和量子无序相在低和高场，分别。我们提供了一个详细的理论研究相关的有效自旋模型，我们显示，显示场诱导的中间阶段以及。我们充分描述了该模型中的中间相，包括其复杂的自旋结构，并根据实验观察到的临界场确定了与$α$ -RuCl $_3$相关的参数。最重要的是，我们的研究将$α$ -RuCl $_3$的物理学与Kitaev- $Γ$模型的物理学联系起来，Kitaev- $Γ$模型在零场中显示量子自旋液体，从而揭示了其签名已在$α$ -RuCl $_3$的各种动力学探针中检测到的自旋液体。
2021-05-18 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
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
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
Defect-Induced Low-Energy Majorana Excitations in the Kitaev Magnet $α$-RuCl$_3$
本研究通过电子辐照在$\alpha$-RuCl$_3$中引入点缺陷，结合比热测量发现缺陷诱导出额外低能马约拉纳激发，相关结果可解释为Kitaev自旋液体中马约拉纳费米子的弱局域化效应。
2024-02-15 cond-mat.dis-nn 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
Breakdown of Magnons in a Strongly Spin-Orbital Coupled Magnet
量子化集体激发的描述是凝聚态量子理论的一个里程碑。一个突出的例子发生在传统的磁铁，它支持玻色子磁振子-有序自旋的量子化谐波波动。与此形成鲜明对比的是最近发现的强自旋-轨道耦合磁体，例如$α$ $_3$，可以显示与常规磁振子不一致的宽激发连续谱。由于对潜在相互作用的不完全了解，解开这一连续体的性质仍然具有挑战性。讨论最多的解释是分数激发的相干连续体，类似于著名的Kitaev自旋液体。在这里，我们提出了一个更一般的情况。我们建议，所观察到的连续表示非相干激发起源于强磁非谐性，自然发生在这样的材料。这种情况下充分解释了所观察到的非弹性磁响应的$α$ $_3$，并揭示了存在的非平凡的激发在这样的材料延伸远远超出Kitaev状态。
2017-10-31 cond-mat.str-el
Fractionalized Excitations Probed by Ultrasound
在这项工作中，我们研究磁弹性相互作用的超声实验在$α$ -RuCl $_3$ -一个原型材料的Kitaev自旋模型的蜂窝晶格，具有可能的自旋液体状态具有马约拉纳费米子和$\mathbb{Z}_{2}$通量激发。我们提出的结果的温度和平面内磁场的声速和声衰减的几个纵向和横向声子模式沿高对称性晶体方向传播的依赖性。一个全面的数据分析以上的有序状态提供了强有力的证据，声子散射马约拉纳费米子。这种散射敏感地依赖于声子速度相对于描述底层Kitaev磁体的自旋动力学的低能费米激发的特征速度的值。此外，我们的数据显示了一个明显的减少各向异性的声音衰减，与随机化一致，产生热激发$\mathbb{Z}_2$ visons。我们证明了声子动力学作为一个有前途的探针，用于发现在$α$ -RuCl $_3$的分数激发的潜力，并提供了新的见解到该材料的$H$ - $T$相图。
2023-03-16 cond-mat.str-el
Spin-polaron excitations in a doped Shastry-Sutherland model
利用变分法在无限Shastry-Sutherland（SS）晶格上证明了在二聚基态中引入静态的自旋杂质会导致在杂质位置周围形成一个小的、定域的自旋极化子.由于SS晶格的特殊对称性，极化子在短的空间范围内具有极强的各向异性。非磁性杂质的存在导致动态自旋结构因子中形成明显的带隙峰，我们将其归因于被三重态波动包围的单个未配对自旋$S=1/2$的自旋双重激发。我们的研究结果是相关的SrCu $_2$（BO $_3$）$_{2}$化合物的描述时，掺杂的Cu位的SrCu原子。
2006-07-28 cond-mat.str-el
Semiclassical Routes to the $α$-RuCl$_3$ Scattering Continuum via Model Meta$-$Analysis
Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）
通过模型元分析和贝叶斯优化，研究揭示了α-RuCl₃中高温连续谱的起源，表明其由相关顺磁性主导，而非Kitaev交叉。
2026-02-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Rethinking $α$-RuCl$_3$
我们认为，几个经验约束强烈限制参数的有效微观自旋模型描述$α$ $_3$。特别地，这样的约束规定了先前未预料到的基本\emph{positive}非对角各向异性耦合$Γ^\prime\!>\!0$。量子涨落的重整化允许调和较大值的倡导裸参数与他们的早期评估，并提供了一个一致的描述场的演化自旋激发在顺磁相。我们断言，大的各向异性项不可避免地导致强非谐耦合的磁振子，必然导致广泛的功能，在其光谱由于衰变，在符合$α$ -RuCl $_3$的意见。使用对偶变换，我们解释了起源的伪戈德斯通模式，这是无处不在的研究参数空间，并存在于$α$ -RuCl $_3$。我们的分析提供了一个描述的$α$ -RuCl $_3$作为一个易平面铁磁体与反铁磁进一步邻居和强大的非对角耦合，这是在一个波动的锯齿形基态接近一个不相称的阶段，是连续连接到一个铁磁的。
2020-07-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
The Saga of $α$-RuCl$_3$: Parameters, Models, and Phase Diagrams
本研究针对$α$-RuCl$_3$低能自旋模型的争议，利用现有现象学观测约束其各向异性交换参数，结合多种方法探索扩展相图，为该材料的自旋模型研究提供统一视角。
2025-09-02 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
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
