卿煜林 彭小莉 文林 胡爱元

(重庆师范大学物理与电子工程学院,重庆 401331)

基于线性自旋波理论,研究了二维各向异性双层平方晶格阻挫模型的基态性质.探讨了各向异性和自旋间交换作用对基态相图及系统可能发生相变的影响.结果显示:对于各向同性,当层间耦合相互作用Jc ≥0.21 或 Jc ≤-0.175 时,Nèel 态(NS)和Collinear 态(CS)能共存;对于各向异性,NS 和CS 也可以共存.对弱的各向异性,NS 更稳定;对于强的各向异性,系统将发生由NS 向CS 转换的一阶相变.

1 引言

由于阻挫模型中最近邻和次近邻交换作用之间的相互竞争,导致系统出现了一些新奇的相,因此在过去30 年里,海森伯阻挫模型已被广泛的研究.其中最著名的例子是自旋为1/2 的二维平方晶格阻挫模型,也称J1-J2模型[1-13],其哈密顿量为

其中J1和J2分别描述的是自旋间最近邻和次近邻交换作用参数.〈i,j〉和〈〈i,j〉〉分别表示的是对最近邻和次近邻格点求和.目前这个模型的基态性质已经被很好地理解:当α＜α1～0.4(α=J2/J1)时,系统是Nèel 态(NS),即最近邻自旋取向反平行,相应的波矢为Q(π,π);当α＞α2～0.6 时,系统是Collinear 态(CS),即最近邻自旋取向沿x(y)轴取向平行(反平行),沿y(x)轴取向反平行(平行),其相应的波矢为Q(0,π)和Q(π,0),系统是二重简并;当α1＜α＜α2时,系统对应的是一个顺磁相[1-13].

该模型的重要性还体现在实验上制备出的化合物,如LiVO(Si,Ge),VOMoO4和BaCdVO(PO4)2,可以采用该模型来描述其磁性质[14-16].需要指出的是:实际材料一般是层状结构,完全忽略层间耦合的可能性极小.因此,理论研究一般需要考虑层间耦合相互作用才能更好地描述化……