Strongly frustrated triangular spin lattice emerging from triplet dimer formation in honeycomb Li2IrO3

Publikation: Beitrag in FachzeitschriftForschungsartikelBeigetragenBegutachtung

Beitragende

  • Satoshi Nishimoto - , Professur für Experimentelle Festkörperphysik (gB/IFW), Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Vamshi M. Katukuri - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Viktor Yushankhai - , Joint Institute for Nuclear Research, Max-Planck-Institute for the Physics of Complex Systems (Autor:in)
  • Hermann Stoll - , Universität Stuttgart (Autor:in)
  • Ulrich K. Rößler - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Liviu Hozoi - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Ioannis Rousochatzakis - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden, Max-Planck-Institute for the Physics of Complex Systems (Autor:in)
  • Jeroen Van Den Brink - , Professur für Festkörpertheorie (gB/IFW), Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)

Abstract

Iridium oxides with a honeycomb lattice have been identified as platforms for the much anticipated Kitaev topological spin liquid: the spin-orbit entangled states of Ir4+ in principle generate precisely the required type of anisotropic exchange. However, other magnetic couplings can drive the system away from the spin-liquid phase. With this in mind, here we disentangle the different magnetic interactions in Li2IrO3, a honeycomb iridate with two crystallographically inequivalent sets of adjacent Ir sites. Our ab initio many-body calculations show that, while both Heisenberg and Kitaev nearest-neighbour couplings are present, on one set of Ir-Ir bonds the former dominates, resulting in the formation of spin-triplet dimers. The triplet dimers frame a strongly frustrated triangular lattice and by exact cluster diagonalization we show that they remain protected in a wide region of the phase diagram.

Details

OriginalspracheEnglisch
Aufsatznummer10273
FachzeitschriftNature communications
Jahrgang7
PublikationsstatusVeröffentlicht - 18 Jan. 2016
Peer-Review-StatusJa