Магнитные свойства квантовой модели Шастри–Сазерленда со спином S = 1/2

Abstract

При помощи метода точной диагонализации изучена зависимость намагниченности от внешнего поля системы с решеткой Шастри–Сазерленда и спином S = 1/2 в рамках xxz-модели при нулевой температуре. Обнаружено, что в отличиe от классической модели Гейзенберга, плато, соответствующие приведенным намагниченностям m* = m sat = 1/4, 1/3, 1/2 (msat — максимальная намагниченность), присутствуют даже в случае изотропного обменного взаимодействия. Изучено влияние обменной анизотропии на ширины данных плато. Показано, что в зависимости от соотношения обменных констант можно выделить три области, соответствующие различному поведению системы. Это область «неелевского» антиферромагнетика, область «димерного» антиферромагнетика и лежащая между ними промежуточная область, где наиболее ярко проявляются свойства решеток Шастри–Сазерленда. Определены границы данных областей.

За допомогою методу точної діагоналізації вивчено залежність намагніченості від зовнішнього поля системи з граткою Шастрі–Сазерленда та спіном S = 1/2 у рамках ххz-моделі при нульовій температурі. Знайдено, що на відміну від класичної моделі Гейзенберга, плато, що відповідають намагніченості m* = msat = 1/4, 1/3, 1/2 (msat — максимальна намагніченість), існують навіть у випадку ізотропної обмінної взаємодії. Вивчено вплив обмінної анізотропії на ширини цих плато. Показано, що в залежності від співвідношення констант обміну можна виділити три області, що відповідають різній поведінці системи. Це область «неєлівського» антиферомагнетика, область «димерного» антиферомагнетика та існуюча між ними проміжна область, у якій дуже виражені унікальні властивості граток Шастрі–Сазерленда. Визначені границі даних областей.

The dependence of magnetization of the Shаstry– Sutherland lattice has been studied using the by exact diagonalization method at zero temperature in the framework of xxz-model with S = 1/2 spin. It is found that unlike the classical Heisenberg model, the magnetization plateaus corresponding to m m m * = / = sat = 1/4,1/3,1/2 (here msat is saturation magnetization) exist even in the case of isotropic exchange interactions. The influence of exchange interaction on the plateau widths has been studied. It is shown that there are three areas corresponding to different types of behavior of the system: the region of “Neel” antiferromagnet, the region of “dimer” antiferromagnet, and the intermediate region with the most pronounced unique properties of Shastry–Sutherland. The boundaries of these regions have been defined.