Technical Report of ISSP Ser. A: Number 3080

Abstract

The 1/5-depleted Heisenberg square lattice representing CaV4O9 has been numerically investigated using the Quantum Monte Carlo loop algorithm. The phase diagram of the model has been determined as a function of the ratio of the two different couplings: bonds within a plaquette and dimer bonds between plaquettes. By calculating both the spin gap and the staggered magnetization, the range of stability of the Long Range Ordered (LRO) phase is determined. At isotropic coupling LRO survives the depletion. But the close vicinity of the isotropic point to the spin gap phase leads to the conclusion that already a small frustrating next nearest neighbor interaction can drive the system into the quantum disordered phase and thus explain the spin gap behavior of CaV4O9.

量子モンテカルロ・ループ・アルゴリズムを用いてCaV4O9の1/5空乏ハイゼンベルグ正方格子構造を数値的に調べた。プラケット内の結合とプラケット間の2量体結合の2種類の異なる結合の比の関数としてモデルの状態図を決定した。スピンギャップとスタッガー磁化を計算することにより、長範囲規則化(LRO)相の安定性の範囲を決定した。等方結合LROは空乏にもかかわらず安定している。しかしスピンギャップに対する等方点の近接により、小さくフラストレートしている次の最近接相互作用が量子無秩序相の系をもたらし、したがってCaV4O9のスピンギャップ挙動を説明できるという結論が得られる。