論文の概要: Magnetic polarons beyond linear spin-wave theory: Mesons dressed by
magnons
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.00130v1
- Date: Wed, 31 Jan 2024 19:14:17 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-02-02 17:38:08.369489
- Title: Magnetic polarons beyond linear spin-wave theory: Mesons dressed by
magnons
- Title（参考訳）: 直線スピン波理論を超えた磁性ポーラロン:マグノンによる中間子
- Authors: Pit Bermes, Annabelle Bohrdt, Fabian Grusdt
- Abstract要約: 強結合状態における磁気ポーラロンを記述するための定量的理論形式を考案する。
背景のスピン波励起と弱い結合を持つ実効ハミルトニアンを構築する。
我々の研究は、磁気ポーラロンを平衡外またはフラストレーションシステムで探索する方法を開拓する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: When a mobile hole is doped into an antiferromagnet, its movement will
distort the surrounding magnetic order and yield a magnetic polaron. The
resulting complex interplay of spin and charge degrees of freedom gives rise to
very rich physics and is widely believed to be at the heart of high-temperature
superconductivity in cuprates. In this paper, we develop a quantitative
theoretical formalism, based on the phenomenological parton description, to
describe magnetic polarons in the strong coupling regime. We construct an
effective Hamiltonian with weak coupling to the spin-wave excitations in the
background, making the use of standard polaronic methods possible. Our starting
point is a single hole doped into an AFM described by a 'geometric string'
capturing the strongly correlated hopping processes of charge and spin degrees
of freedom, beyond linear spin-wave approximation. Subsequently, we introduce
magnon excitations through a generalized 1/S expansion and derive an effective
coupling of these spin-waves to the hole plus the string (the meson) to arrive
at an effective polaron Hamiltonian with density-density type interactions.
After making a Born-Oppenheimer-type approximation, this system is solved using
the self-consistent Born approximation to extract the renormalized polaron
properties. We apply our formalism (i) to calculate beyond linear spin-wave
ARPES spectra, (ii) to reveal the interplay of ro-vibrational meson
excitations, and (ii) to analyze the pseudogap expected at low doping.
Moreover, our work paves the way for exploring magnetic polarons out-of
equilibrium or in frustrated systems, where weak-coupling approaches are
desirable and going beyond linear spin-wave theory becomes necessary.
- Abstract（参考訳）: 移動孔が反強磁性体にドープされると、その動きは周囲の磁気秩序を歪め、磁極を生成する。
スピンと電荷の自由度の複雑な相互作用は、非常に豊富な物理学を生み出し、銅酸化物の高温超伝導の中心であると考えられている。
本稿では, 強結合状態における磁性ポーラロンを記述するために, 現象論的パルトン記述に基づく定量的理論的形式論を考案する。
我々は、背景のスピン波励起に弱い結合を持つ効果的なハミルトニアンを構築し、標準偏光法の利用を可能にした。
我々の出発点は、線形スピン波近似を超えた電荷とスピン自由度の強い相関ホッピング過程を「幾何学的弦」によって記述されたAFMにドープされた1つの穴である。
その後、一般化された1/S展開を通じてマグノン励起を導入し、これらのスピン波をホールと弦(中間子)を効果的に結合させて密度密度型相互作用を持つ有効ポーラロンハミルトンに到達させる。
ボルン-オッペンハイマー型近似を行った後、自己整合ボルン近似を用いて再正規化ポーラロン特性を抽出する。
形式主義を応用し
(i)線形スピン波ARPESスペクトルを超える計算
(二)ロ振動子励起の相互作用を明らかにすること、及び
(ii)低ドーピングで想定される疑似ギャップを分析する。
さらに, 磁気ポーラロンを平衡外あるいはフラストレーション系で探索するには, 弱い結合アプローチが望ましいこと, 線形スピン波理論を超越することが必要である。
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