Spin and Thermal Hall Effects in the Strongly Correlated Kane-Mele-Hubbard Model

Vi studerer egenskapene til en utvidet Kane-Mele-Hubbard-modell på honeycombgitteret når Dzyaloshinskii-Moriya-vekselvirkninger for nest nærmeste naboer er rettet ut av planet. Ved hjelp av middelfeltteorien for Schwingerbosoner konstruerer vi kvalitative fasediagrammer og finner to magnetisk ordnede faser og en kvantespinnvæskefase i grunntilstanden til modellen. Kvantespinnvæskefasen viser seg å ha betydelige abelske Berry-kurvaturer i nærvær av et magnetisk felt, og utviser både spinn-Nernst-effekten og den termiske Hall-effekten selv om båndene har Chern-tall lik null. Dzyaloshinskii-Moriya-vekselvirkningene viser seg å åpne delvise båndgap i de magnetisk ordnede fasene i middelfeltansatzen som benyttes, noe som fører til udefinerte Berry-kurvaturer på grunn av de omfattende båndoverlappingene i den første Brillouin-sonen. De dynamiske egenskapene til kvantespinnvæskefasen endres ikke av Dzyaloshinskii-Moriya-vekselvirkningene, som betyr at de ikke påvirker transportegenskapene. Sterke Dzyaloshinskii-Moriya-vekselvirkninger viser seg likevel å forstørre kvantespinnvæskeområdet i fasediagrammet, som gjør det stabilt for sterkere vekselvirkninger mellom nest nærmeste naboer