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Spin-flop phenomenon of two-dimensional frustrated antiferromagnets without anisotropy in spin space

スピン空間異方性を持たない二次元フラストレート反強磁性体の磁化過程におけるスピンフロップ現象

中野 博生*; 坂井 徹; 長谷川 泰正*

Nakano, Hiroki*; Sakai, Toru; Hasegawa, Yasumasa*

スピン空間に異方性を持たない$$S$$=1/2スクエア・カゴメ格子反強磁性体においてスピンフロップ現象が発見されたことに触発されて、我々は二つの異なる頂点共有三角形からなる別の格子における$$S$$=1/2反強磁性体の磁化過程を数値対角化法によって研究した。二つの格子とは、4枚歯の手裏剣のような形をした格子と、ひずんだカゴメ格子である。その結果、両方の格子で、飽和磁化の3分の1における磁化プラトーの高磁場側の端にスピンフロップ現象を伴う磁化ジャンプが起きることが判明した。

Motivated by a recent finding of a spin-flop phenomenon in a system without anisotropy in spin space reported in the $$S$$ = 1/2 Heisenberg antiferromagnet on the square-kagome lattice, we study the $$S$$ = 1/2 Heisenberg antiferromagnets on two other lattice composed of vertex-sharing triangles using the numerical diagonalization method. One is a novel lattice including a ${it shuriken}$ shape with four teeth; the other is a distorted kagome lattice, which includes a ${it shuriken}$ shape with six teeth. We find in the magnetization processes of these systems that a magnetization jump accompanied by a spin-flop phenomenon occurs at the higher-field-side edge of the magnetization plateau at one-third the height of saturation.

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