Skip to main content
SUPERVISOR
Farhad Shahbazi,Hamid Mosadegh
فرهاد شهبازی دستجرده (استاد راهنما) حمید مصدق (استاد مشاور)
 
STUDENT
Elaheh Ghorbani
الهه قربانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1389

TITLE

Qantum Phase Diagram of Distorted Heisenberg Model on Triangular Lattice and Honeycomb Lattice
Low-dimensional quantum spin systems display intriguing ground state properties , which may have important consequences for the existence of fractionalized excitations or the emergence of high-temperature superconductivity . In this thesis we consider the material in two dimensions which they can be good candidates of existence spin liquid phases . Among various materials that show promising low-temperature behaviors , the family of organic charge transfer salts k-(ET) 2 X (with the anisotropic triangul lattice) , InCu 2/3 V 1/3 O 3 $ , Bi 3 Mn 4 O 12 (NO 3 )(BMNO) and Cu 3 Ni 2 SbO 6 (with the honeycomb lattice) represent a very important candidate for hosting spin-liquid properties . So we study these compounds with two different techniques : 1 - Quantum variational Monte Carlo for transfer salts and 2 - Modified spin wave for other compounds that they are mentioned above. 1 - By using variational wave functions and quantum Monte Carlo techniques , we investigate the complete phase diagram of the Heisenberg model on the anisotropic triangular lattice , where two out of three bonds have superexchange couplings J and the third one has instead J’ This model interpolates between the square lattice and the isotropic triangular one , for J’/J 1 , and between the isotropic triangular lattice and a set of decoupled chains , for J/J’ 1. We consider all the fully symmetric spin liquids that can be constructed with the fermionic projective-symmetry group justify; MARGIN: 0cm 0cm 0pt" 2 - Using modified spin wave (MSW) method , we study the J 1 -J 2 Heisenberg model with first and second neighbor antiferromagnetic exchange interactions . For symmetric S=1/2 model , with the same couplings for all the equivalent neighbors , we find three phase in terms of frustration parameter: (1) a commensurate collinear ordering with staggered magnetization (Neel.I state) , (2) a magnetically gapped disordered state, preserving all the symmetries of the Hamiltonian and lattice , hence by definition is a quantum spin liquid (QSL) state and (3) a commensurate collinear ordering in which two out of three nearest neighbor magnetizations are antiparallel and the remaining pair are parallel (Neel.II state) . We also explore the phase diagram of distorted $J 1 -J 2 model with S=1/2 . Distortion is introduced as an inequality of one nearest neighbor coupling with the other two . This yields a richer phase diagram by the appearance of a new gapped QSL , a gapless QSL and also a valence bond crystal (VBC) phase in addition to the previously three phases found for undistorted model .
سیستم‌های اسپینی کوانتومی کم بعد دارای خواص جالبی در حالت پایه‌ی خود هستند که ممکن است پیامدهای مهمی مانند وجود برانگیختگی‌های کسری یا ظهور ابررسانایی دمای بالا داشته باشند. از این رو در این رساله ما به بررسی مواد لایه‌ای دو بعدی می‌پردازیم. در این ترکیبات حضور ناکامی مغناطیسی باعث ایجاد فازهای غیر متعارف همانند مایع اسپینی کوانتومی می‌شود. در میان مواد مختلف در دمای پایین خانواده‌ی نمک‌های آلی k-(ET) 2 (با شبکه‌ی مثلثی ناهمسانگرد) و ترکیبات Bi 3 Mn 4 O 12 NO 3 BMNO ، InCu 2/3 V 1/3 O 3 و Cu 3 Ni 2 SbO 6 (با شبکه‌ی لانه زنبوری) می‌توانند میزبان فازهای مایع اسپینی باشند. بنابراین ما این ترکیبات را با دو روش مختلف مورد مطالعه قرار می‌دهیم: 1 - مونت کارلوی کوانتومی وردشی برای نمک‌های آلی و ? - تابع موج اسپینی تعمیم یافته برای بقیه‌ی ترکیبات ذکر شده. دستاوردهای ما در این تحقیق و بررسی به ترتیب از این قرار است: 1- با استفاده از توابع موج وردشی و روش مونت کارلوی کوانتومی به بررسی سیمای فاز مدل هایزنبرگ کژدیس روی شبکه مثلثی،که در آن دو سوم از جفتیدگی‌ها Jو یک سوم آن‌ها J’ است، می‌پردازیم. این مدل بین شبکه مربعی و شبکه مثلثی ناهمسانگرد برای J’/J 1 و بین شبکه مثلثی ناهمسانگرد و مجموعه‌ای از زنجیره‌های مجزا برای J/J’ 1 قرار دارد. ما تمام تقارن‌های مایع اسپینی را که می‌تواند در طبقه‌بندی گروه تصویری فرمیونی (Zhou\\ and\\ Wen,\\ arXiv:cond-mat/0210662) قرار گیرد، بررسی می‌کنیم و آن‌ها را با نظم‌های مغناطیسی پیچشی بر روی شبکه‌ی محدود مقایسه می‌کنیم. نتایج ما نشان می‌دهد که برای J’/J 1 ، سیمای فاز در حالت‌های مغناطیسی قرار دارد. فاز مایع اسپینی در یک بازه‌ی کوچکی از پارامتر جفتیدگی،ایجاد می‌شود 0.7 J’/J 0.8 در مقابل برای J/J’ 1 در منطقه J/J’ 0.6 فاز مایع اسپینی نزدیک به حالت زنجیره‌های مجزا به وجود می‌آید، در حالی که فازهای مغناطیسی با فاز پیچشی نزدیک به نقطه همسانگرد تثبیت شده‌اند ما به مطالعه‌ی سیمای فاز مدل هایزنبرگ J_1-J_2 کژدیس S=1/2 2- روی شبکه لانه زنبوری با استفاده از روش موج اسپینی تعمیم یافته MSW می‌پردازیم. در این مدل، کژدیس به صورت یک نابرابری در برهم‌کنش تبادلی نزدیک‌ترین همسایه‌ها معرفی شده است. در این مسئله سیمای فاز علاوه بر فازهای مغناطیسی شامل فازهای مایع اسپینی QSL گاف‌دار و بدون گاف و همچنین یک فاز بلور پیوند ظرفیتی VBC می‌شود. مدل هایزنبرگ کامل که حالت خاصی از مدل هایزنبرگ کژدیس می‌باشد، با در نظر گرفتن اولین و دومین همسایه در این‌جا مورد بررسی قرار می‌گیرد. برای این مدل متقارن با دامنه‌ی جفتیدگی‌های یکسان برای نزدیک‌ترین همسایگان، سه فاز مغناطیسی داریم.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی