نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه فیزیک، دانشکدة علوم پایه، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد

2 گروه فیزیک، دانشکدة علوم، دانشگاه صنعتی قم، قم

چکیده

در این مقاله، به مطالعة رفتار الکترون­های برهم‌کنشی روی شبکة مربعی در حضور برهم‌کنش اسپین- مدار راشبا و در حد همبستة قوی می­پردازیم. ابتدا با استفاده از نظریة اختلال مرتبة دو، مدل اسپینی موثر برای مدل راشبا- هابارد را در این حد به‌دست می­آوریم. مدل اسپینی مؤثر شامل برهم‌کنش­های همسانگرد، هایزنبرگ همسایة اول و دوم و همچنین جملات ناهمسانگرد کین- ملِ و ژیالوشینسکی- موریا است. در ادامه، اثر برهم‌کنش اسپین- مدار راشبا را در پایداری فاز­های مغناطیسی مدل هایزنبرگ همسانگرد با استفاده از روش­های کلاسیکی لاتینجر- تیزا و کمینه‌سازی وردشی بررسی می­کنیم. محاسبات کلاسیکی مؤید آن است که وجود جملات تبادلی ناهمسانگرد در هامیلتونی مؤثر، باعث ناپایداری فازهای نل، واگن کلاسیکی و ستونی مدل هایزنبرگ همسانگرد به فاز پیچشی درون صفحه‌ای xz وyz می­شود. قابل ذکر است که اثر افت و خیزهای کوانتومی می­تواند منجر به پایداری فاز مایع اسپین کوانتومی در این سامانه­های ناکام با نظم پیچشی شود. در ساختارهای لایه­ای که شامل ماده ابررسانایی تک­تایی در تماس با ماده مغناطیسی با نظم پیچشی است، جفت­های کوپر تک‌تایی، به خاطر شکست تقارن دورانی اسپین، به جفت‌های کوپر ابررسانایی از نوع موج- p تبدیل می­شوند. ابررساناهای نامتعارف نوع موج- p ، سامانه‌های مناسب برای مطالعة ابررسانایی توپولوژی و مایوران­های فرمیونی هستند

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Classical phase diagram of the Rashba-Hubbard model in the strongly correlated limit on square lattice

نویسندگان [English]

  • Z Mortazavizade 1
  • H Mosadeq 1
  • M-H Zare 2

1 Department of Physics, Faculty of Science, Shahrekord University, Shahrekord, Iran

2 Department of Physics, Faculty of Science, Qom University of Technology, Qom, Iran

چکیده [English]

In this work, we investigate the interacting electrons on a square lattice in the presence of Rashba spin-orbit coupling. We first obtain the effective spin model from the Rashba-Hubbard model in the strongly correlated limit using the second perturbation theory. The effective spin model includes isotropic Heisenberg terms, nearest- and next-nearest-neighbor interactions, as well as the anisotropic ones as Kane-Mele and Dzyaloshinski-Moriya interactions. We proceed to study the influence of Rashba spin-orbit coupling on the stability of the magnetic phases of isotropic Heisenberg using Luttinger-Tisza and variational minimization classical methods. Our classical calculations show that the anisotropic terms leads to the instability of the Neel, classical degenerate and collinear phases of the isotropic Heisenberg model on the square lattice into an incommensurate planar phase. The spiral magnetic order in the two-dimensional frustrated magnets can be disordered by considering the quantum fluctuations. In a heterostructure including a noncollinear magnet and a singlet superconductor, singlet Cooper pairs can be converted to triplet pairings due to the broken spin rotational symmetry. Therefore, we can engineer a topological superconductor using noncollinear magnet in a heterostructure system.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • spin-orbit coupling
  • in-plane spiral order
  • Luttinger-Tisza and variational methods

  1. P Fazekas, “Lecture note on electron correlation and magnetism”, London, World Scientific (1999).
  2. L Balents, Nature 464 (2010) 199.
  3. P W Anderson, Science, 235 (1987) 1196.
  4. P A Lee, N Nagaosa, X -G Wen, Rev. Mod. Phys. 78 (2006) 17.
  5. H C Jiang, Z Wang, and L Balents, Nature Phys. 8 (2012) 902.
  6. AY Kitaev, Annals of Phys. 303 (2003) 2.
  7. A Y Kitaev, Annals of Phys. 321 (2006) 2.
  8. M Sasaki, K Hukushima, H Yoshino, and H Takayama, Phys. Rev. Lett. 99 (2007) 137202.
  9. Y Li and et. al., Sci. Rep. 5 (2015) 16419.
  10. Y Singh and P Gegenwart, Phys. Rev. B 82 (2010) 064412.
  11. J A Sears and et. al., Phys. Rev. B 91 (2015) 144420.
  12. A Biffin and et. al., Phys. Rev. B 90 (2014) 205116.
  13. N Reyre and et. al., Science 317 (2007) 1169.
  14. C Chang Tsuei, arXiv:cond-mat/1306.0652.
  15. J M Luttinger and L Tisza, Phys. Rev. B 70 (1946) 954.
  16. D H Lyons, and T A Kaplan, Phys. Rev. 120 (1960) 1580.
  17. B Doucot, D L Kovrizhin, and R Moessner, Annals of Phys. 399 (2018) 239.
  18. O I Utesov, AV Sizanov, and AV Syromyatnikov, Phys. Rev. B 92 (2015) 125110.
  19. R S Keizer, and et al., Nature 439 (2006) 825.
  20. T S Khaire and et. al,. Phys. Rev. Letter. 104 (2010) 137002.
  21. J W A Robinson, J Witt, and M Blamire. Sience. 329 (2010) 59.
  22. A F Volkov, A Anishchanka, and K B Efetov, Phys. Rev. B 73 (2015) 104412.
  23. C W J Beenakker, Annu. Rev. Condens. Matter Phys. 4 (2013) 113.
  24. A Greco, and A P Schnyder, Phys. Rev. Letter. 120 (2018) 177002.
  25. R Ghadimi, M Kargarian, and S A Jafari, Phys. Rev. B99 (2019) 115122.
  26. X Lu, and D Senechal, Phys. Rev. B98 (2018) 245118.

A Greco, M Bejas, and A P Schnyder, arXiv:cond-mat/1910.14621.

تحت نظارت وف بومی