Noncollinear and noncoplanar magnetic order in the extended Hubbard model on anisotropic triangular lattice

Abstract

Motivated by the importance of non-collinear and non-coplanar magnetic phases in determining various electrical properties of magnetic materials, we investigate the phase diagrams of the extended Hubbard model on anisotropic triangular lattice. We make use of a mean-field scheme that treats collinear, non-collinear and non-coplanar phases on equal footing. In addition to the ferromagnetic and 120 • antiferromagnetic phases, we find the four-sublattice flux, the 3Q non-coplanar and the non-collinear charge-ordered states to be stable at specific values of filling fraction n. Inter-site Coulomb repulsion leads to intriguing spin-charge ordered phases. Most notable of these are the collinear and non-collinear magnetic states at n = 2/3, which occur together with a pinball-liquid-like charge order. Our results demonstrate that the elementary single-orbital extended Hubbard model on a triangular lattice hosts unconventional spin-charge ordered phases, which have been reported in more complex and material-specific electronic Hamiltonians relevant to layered triangular systems.

Emergent lattices with geometrical frustration in doped extended Hubbard models

“…• order of coplanar order in doped Hubbard models 32 . However, here we restrict ourselves to the coplanar case.…”

Спиральное магнитное упорядочение и переход металл--диэлектрик в модели Хаббарда на треугольной решeтке

“…Магнитные фазовые диаграммы (МФД) модели Хаббарда для анизотропной треугольной решeтки в неограниченном методе Хартри−Фока (ХФ) (учитываются как зарядовые, так и спиновые флуктуации с некоторым весовым множителем) были построены в работе [5]. Рассматривались коллинеарные ферромагнитное (ФМ) и страйповое АФ-упорядочения, а также компланарные и некомпланарные спиральные фазы.…”

“…При этом особое внимание уделяется поиску области стабильного немагнитного диэлектрика, указывающего на возможность формирования спиновой жидкости [8]. Ранее ПМД рассматривался в рамках вариационного кластерного приближения (VCA) [9,10], неограниченного метода Хартри−Фока (UHF) [5], функционала ренормгруппы (fRG) [11][12][13], ячеечного метода динамического среднего поля (DMFT) [14], метода Монте−Карло [15], комбинации UHF и вариационного Монте−Карло [16]. В рамках приближения ВБ было показано [17], что, в отличие от случая квадратной решетки, где идеальный нестинг поверхности Ферми приводит к ПМД-и АФ-упорядочению при сколь угодно малых значениях хаббардовского параметра взаимодействия U, на треугольной решетке из-за отсутствия идеального нестинга переход происходит при конечном значении U. В зависимости от выбранного подхода и параметров модели получены как магнитные ПМД с участием АФ и различных неколлинеарных магнитных состояний, так и моттовский парамагнитный ПМД.…”

“…Несмотря на то, что изучению магнитных свойств квазидвумерных электронных систем с треугольной решeткой в течение долгого времени уделяется значительное внимание, до сих пор представленные в литературе данные являются неполными. В частности, ограничен диапазон используемых параметров моделей или рассматриваемых магнитных фаз [6], или пренебрегается учeтом спиральных состояний с произвольным волновым вектором магнитной спирали [5], и др. До сих пор не проводились исследования, в которых последовательно учитывались бы произвольные волновые векторы магнитной спирали с одновременным сравнением результатов методов ХФ и ВБ.…”

Влияние Межузельного Кулоновского Взаимодействия На Киральную Сверхпроводимость При Наличии Неколлинеарного Спинового Упорядочения

“…Данное состояние наиболее вы-годно с классической точки зрения, если J 2 < J 1 /8, где J 1 , J 2 -параметры обмена между ближайшими и следующими за ближайшими соседями. Для модели Хаб-барда на треугольной решетке в рамках среднеполевого приближения [10] и слейв-бозонного представления [11] были построены фазовые диаграммы, демонстрирующие существование различных состояний, в том числе некол-линеарных и некомпланарных, со спиновым и зарядовым упорядочением. В данных подходах основное состояние со 120…”