Выпуски

 / 

2018

 / 

том 16 / 

выпуск 2

 



Завантажити повну версію статті (в PDF форматі)

F. N. Bukhanko and A. F. Bukhanko
«Low-Energy Magnetic Excitations of the Spin and Superconducting Quantum Liquids in \(SmMnO_{3+\delta}\) Induced by Temperature Rise»
0271–0288 (2018)

PACS numbers: 71.10.Pm, 71.70.Dj, 73.43.-f, 74.20.Mn, 75.30.Kz, 75.47.Gk, 75.47.Lx, 75.60.Ej

В даній роботі було досліджено особливості температурних залежностей намагнетованости самодопованих манґанітів \(SmMnO_{3+\delta}\), виміряних у полях Н=100 E, 1 кЕ і 3,5 кЕ в FC-режимі мірянь в інтервалі температур \(4.2 \leq T \leq 100K\). Передбачається, що асиметричний двогорбий пік намагнетованости поблизу \(Tspinon \approx 8 К\), знайденої при Н=100 E, відповідає неперервному спектру низькоенергетичних теплових збуджень щілинної Z2-квантової спінової рідини у вигляді 2D-газу спінонів з \(S=\frac{1}{2}\), індукованих зростанням температури в інтервалі 6–10 К. З ростом напружености магнетного поля до H=1 кЕ спектер теплових збуджень перетворюється в симетричний пік намагнетованости, розмазаний у більш широкому інтервалі температур 4,2–12 К з вершиною поблизу температури Tspinon. При подальшому зростанні магнетного поля до H=3,5 кЕ неперервний розширений спектер збуджень 2D-газу спінонів трансформується в дискретний спектер низькоенергетичних збуджень щілинної Z2-квантової спінової рідини в формі східчастих квантових осциляцій температурної залежности намагнетованости, подібних квантовим осциляціям поперечного Голлового опору \(\rho_{xy}(H)\) у перпендикулярному dc-магнетному полі. Передбачається, що коли магнетний потік \(\phi\), ґенерований калібрувальним полем b в квантовій спіновій рідині стає сумірним з густиною спінонів, новий тип 2D-квантованого газу спінорів, що не стискається, з’являється у зразку. В цьому стані спінони рухаються в калібрувальному магнетному полі по кругових орбітах і повністю заповнюють ціле число рівнів Ландау.

Keywords: quantum spin liquid, 2D spinon gas, quantum oscillations of magnetization


References
1. P. Fazekas and P. W. Anderson, Philos. Mag., 30: 423 (1974). https://doi.org/10.1080/14786439808206568
2. L. Pauling, Proc. Roy. Soc. London A, 196: 343 (1949). https://doi.org/10.1098/rspa.1949.0032
3. P. W. Anderson, Science, 235: 1196 (1987). https://doi.org/10.1126/science.235.4793.1196
4. S. A. Kivelson, D. S. Rokhsar, and J. P. Sethna, Phys. Rev. B, 35: 8865 (1987). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.35.8865
5. D. Rokhsar and S. A. Kivelson, Phys. Rev. Lett., 61: 2376 (1988). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.61.2376
6. X.-G. Wen, Phys. Rev. B, 44: 2664 (1991). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.44.2664
7. N. Read and S. Sachdev, Phys. Rev. Lett., 66: 1773 (1991). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.66.1773
8. R. Jalabert and S. Sachdev, Phys. Rev. B, 44: 686 (1991). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.44.686
9. T. Senthil and M. P. A. Fisher, Phys. Rev. B, 62: 7850 (2000). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.62.7850
10. R. Moessner, S. L. Sondhi, and E. Fradkin, Phys. Rev. B, 65: 024504 (2001). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.65.024504
11. E. Ardonne, P. Fendley, and E. Fradkin, Annals of Physics, 310: 493 (2004). https://doi.org/10.1016/j.aop.2004.01.004
12. S. Sachdev, Phys. Rev. B, 45: 12377 (1992). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.45.12377
13. R. Moessner and S. L. Sondhi, Phys. Rev. Lett., 86: 1881 (2001). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.86.1881
14. G. Misguich, D. Serban, and V. Pasquier, Phys. Rev. Lett., 89: 137202 (2002). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.89.137202
15. A. Y. Kitaev, Annals of Physics, 303: 2 (2003). https://doi.org/10.1016/S0003-4916(02)00018-0
16. A. Y. Kitaev, Annals of Physics, 321: 2 (2006). https://doi.org/10.1016/j.aop.2005.10.005
17. D. J. Thouless et al., Phys. Rev. Lett., 49: 405 (1982). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.49.405
18. J. Avron, R. Seiler, and B. Simon, Phys. Rev. Lett., 51: 51 (1983). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.51.51
19. V. Kalmeyer and R.B. Laughlin, Phys. Rev. Lett. 59: 2095 (1987). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.59.2095
20. X. G. Wen, F. Wilczek, and A. Zee, Phys. Rev. B, 39: 11413 (1989). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.39.11413
21. R. B. Laughlin and Z. Zou, Phys. Rev. B, 41: 664 (1990). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.41.664
22. K. V. Klitzing, G. Dorda, and M. Pepper, Phys. Rev. Lett., 45: 494 (1980)https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.45.494
D. C. Tsui and A. C. Gossard, Appl. Phys, Lett., 37: 550 (1981). https://doi.org/10.1063/1.92408
23. D. C. Tsui, H. L. Stormer, and A. C. Gossard, Phys. Rev. Lett., 48: 1559 (1982)https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.48.1559
H. L. Stormer et al., Phys. Rev. Lett., 50: 1953 (1983). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.50.1953
24. R. B. Laughlin, Phys. Rev. B, 23: 5632 (1981)https://doi.org/10.1103/PhysRevB.23.5632
H. Aoki and T. Ando, Solid State Commun., 38: 1079 (1981)https://doi.org/10.1016/0038-1098(81)90021-1
R. E. Prange, Phys. Rev. B, 23: 4802 (1981)https://doi.org/10.1103/PhysRevB.23.4802
D. J. Thouless, J. Phys. C, 14: 3475 (1981)https://doi.org/10.1088/0022-3719/14/23/022
D. J. Thouless, Phys. Rev. Lett., 49: 405 (1982). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.49.405
25. F. D. M. Haldane, Phys. Rev. Lett., 51: 605 (1983). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.51.605
26. R. B. Laughlin, Phys. Rev. Lett., 50: 1359 (1983). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.50.1395
27. F. D. M. Haldane and Y.-S. Wu, Phys. Rev. Lett., 55: 2887 (1985). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.55.2887
28. F. D. M. Haldane, Phys. Rev. Lett., 67: 937 (1991). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.67.937
29. J. M. Leinaas and J. Myrheim, Nuovo Cimento B, 37: 1 (1977)https://doi.org/10.1007/BF02727953
F. Wilczek, Phys. Rev. Lett., 49: 957 (1982). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.49.957
30. B. I. Halperin, Phys. Rev. Lett., 52: 1583 (1984)https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.52.1583
B. I. Halperin, Phys. Rev. Lett., 52: 2390(E) (1984). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.52.2390.4
31. R. B. Laughlin, Phys. Rev. Lett., 60: 2677 (1988). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.60.2677
32. F. N. Bukhan'ko, Fiz. Tverd. Tela, 57: 1098 (2015) (in Russian) F. N. Bukhan'ko and A. F. Bukhan'ko, Fiz. Tverd. Tela, 58: 506 (2016) (in Russian) F. N. Bukhan'ko and A. F. Bukhan'ko, Zh. Tekhn. Fiz., 86: 89 (2016) (in Russian). 33. R. Coldea, D. A. Tennant, A. M. Tsvelik, and Z. Tylczy ski, Phys. Rev. Lett., 86: 1335 (2001)https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.86.1335
R. Coldea, D. A. Tennant, and Z. Tylczy ski, Phys. Rev. B, 68: 134424 (2003). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.68.134424
34. N. B. Brandt and V. A. Kul'bachinskii, Kvazichastitsy v Fizike Kondensirovannogo Sostoyaniya [Quasi-Particles in Condensed State Physics] (Moscow: Fizmatlit: 2007) (in Russian).
Creative Commons License
Усі статті ліцензовано на умовах Ліцензії Creative Commons із зазначенням авторства — без похідних 4.0 Міжнародна
©2003—2021 НАНОСИСТЕМЫ, НАНОМАТЕРИАЛЫ, НАНОТЕХНОЛОГИИ Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова Национальной Академии наук Украины.

Електрона пошта: tatar@imp.kiev.ua Телефони та адреса редакції Про збірник Угода користувача