Orbital-controlled magnetic transition between gapful and gapless phases in the Haldane system with -orbital degeneracy

軌道自由度のあるハルデン系におけるスピンギャップ相-ギャップレス相間の磁気相転移

大西 弘明  ; 堀田 貴嗣

Onishi, Hiroaki; Hotta, Takashi

整数スピン一次元ハイゼンベルグ型反強磁性体(ハルデン系)は、強い量子スピン効果によって生じるスピンギャップ状態が興味を持たれ、理論実験の両面から盛んに研究されている。本論文では、=1ハルデン系における軌道自由度の効果を調べるため、軌道縮体ハバード模型一次元鎖の基底状態を数値的手法によって解析した。フント結合が小さい場合は、反強磁性/強的軌道状態をとるが、これはスピンギャップのあるハルデン状態に対応している。一方、フント結合を大きくしていくと、ギャップレスの軌道励起を持つ強磁性/反強的軌道状態への相転移が起こることがわかった。

In order to clarify a key role of orbital degeneracy in the spin =1 Haldane system, we investigate ground-state properties of the -orbital degenerate Hubbard model on the linear chain by numerical techniques such as DMRG. When the Hund's rule coupling is small, an antiferromagnetic phase with ferro-orbital ordering occurs, which corresponds to the gapped Haldane phase. On the other hand, increasing the Hund's rule coupling, a ferromagnetic phase with antiferro-orbital correlation appears. This phase is described by the pseudo-spin =1/2 antiferro-orbital Heisenberg model, i.e., there exists gapless excitation with respect to orbital degree of freedom.