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Quantum cluster approach to the spinful Haldane-Hubbard model

机译：多刺Haldane-Hubbard模型的量子簇方法

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摘要

We study the spinful fermionic Haldane-Hubbard model at half-filling using a combination of quantum cluster methods: cluster perturbation theory, the variational cluster approximation, and cluster dynamical mean-field theory. We explore possible zero-temperature phases of the model as a function of onsite repulsive interaction strength and next-nearest-neighbor hopping amplitude and phase. Our approach allows us to access the regime of intermediate interaction strength, where charge fluctuations are significant and effective spin model descriptions may not be justified. Our approach also improves upon mean-field solutions of the Haldane-Hubbard model by retaining local quantum fluctuations and treating them nonperturbatively. We find a correlated topological Chern insulator for weak interactions and a topologically trivial Neel antiferromagnetic insulator for strong interactions. For intermediate interactions, we find that topologically nontrivial Neel antiferromagnetic insulating phases and/or a topologically nontrivial nonmagnetic insulating phase may be stabilized.
机译：我们使用量子簇方法的组合研究了半充满时的棘轮铁离子Haldane-Hubbard模型：簇扰动理论，变分簇近似和簇动力学平均场理论。我们探索了该模型可能的零温度阶段，该阶段是现场排斥相互作用强度和下一近邻跳跃幅度和相位的函数。我们的方法允许我们访问中间相互作用强度的体系，在该体系中电荷波动很大，有效的自旋模型描述可能不合理。我们的方法还通过保留局部量子涨落并以非扰动方式对待它们，从而改进了Haldane-Hubbard模型的平均场解。我们找到了一个弱相互作用的相关拓扑Chern绝缘子和一个强相互作用的拓扑琐碎的Neel反铁磁绝缘子。对于中间相互作用，我们发现拓扑非平凡的Neel反铁磁绝缘相和/或拓扑非平凡的非磁性绝缘相可能是稳定的。

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  • 来源
    《Physical review》 |2016年第7期|075131.1-075131.11|共11页
  • 作者

    Jingxiang Wu; Jean Paul Latyr Faye; David Senechal; Joseph Maciejko;

  • 作者单位

    Department of Physics, University of Alberta, Edmonton, Alberta, Canada T6G 2E1;

    Departement de Physique, Universite de Sherbrooke, Sherbwoke, Quebec, Canada J1K 2R1;

    Departement de Physique, Universite de Sherbrooke, Sherbwoke, Quebec, Canada J1K 2R1;

    Department of Physics, University of Alberta, Edmonton, Alberta, Canada T6G 2E1,Theoretical Physics Institute, University of Alberta, Edmonton, Alberta, Canada T6G 2E1,Canadian Institute for Advanced Research, Toronto, Ontario, Canada M5G 1Z8;

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