本文關鍵詞：低維強關聯(lián)系統(tǒng)中的非平衡動力學研究

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【摘要】：作為凝聚態(tài)領域的前沿課題,強關聯(lián)體系以其豐富的物理內涵受到了廣泛的關注。強關聯(lián)材料的動力學性質可以通過時間分辨的光譜學在不同的時間尺度上進行研究。超快泵浦激光探測技術作為其中一種時間分辨的光譜學,能夠有效地揭示材料中晶格、電荷、自旋等自由度的糾纏細節(jié),特別是對于相對簡單的低維材料。含時光電導作為一種重要的描述電荷自由度的動力學量,可以通過探測材料的反射率等手段來獲得。然而理論上,在非平衡含時光電導的計算中,有幾種相關但又不盡相同的方法在應用,包括久保公式在非平衡態(tài)的直接推廣、線性響應理論以及對動力學流-流關聯(lián)函數(shù)的直接計算。這些方法的潛在特征和有效性在非平衡問題中并沒有完全理解。受泵浦實驗步驟的啟發(fā),我們提出一種計算光電導的數(shù)值模擬方案。在這種方案中,通過應用不同的探測光波信號,我們建立了數(shù)值模擬與現(xiàn)存理論方法之間的聯(lián)系,并且意識到在計算非平衡光電導時所用的不同理論公式,其實描述的是實驗中采用不同類型的探測信號所得到的結果。進一步的分析揭示了這些方法的差異和關聯(lián),這在以前非平衡的研究過程中容易被人們所忽視。我們的發(fā)現(xiàn)對于理解非平衡強關聯(lián)體系的線性響應行為有所裨益。接著,我們把這套數(shù)值模擬方法運用到光激發(fā)態(tài)的討論中。除了光激發(fā)的絕緣體-金屬轉變,激光也被認為能夠在Mott能隙中產生一個新的激發(fā)通道。即使是在一維領域,隙間態(tài)的物理本質也沒有得到充分的討論。通過對激光脈沖驅動下的一維半滿擴展Hubbard模型的研究,我們分析了隙間態(tài)對非平衡光學性質的影響。通過調節(jié)參數(shù)可以使得系統(tǒng)處于自旋密度波(SDW)和電荷密度波(CDW)兩種絕緣相,而兩種相中光激發(fā)隙間態(tài)的特征和起因均不相同。在SDW相中,隙間態(tài)的能量尺度對應于相鄰奇偶宇稱態(tài)之間的能量差,而CDW相中的隙間態(tài)則歸因于光激發(fā)的局域載流子。同時,我們的研究為實驗工作者如何尋找光激發(fā)的隙間態(tài)提供了可能的途徑。最后,我們考慮了一種梯形強關聯(lián)材料的動力學性質。近期的實驗發(fā)現(xiàn)這種梯形材料在不摻雜時,第一束激光脈沖可以將其從絕緣態(tài)轉變?yōu)闇式饘賾B(tài),第二束激光則壓制了其導電性。這種材料在摻雜時則處于金屬態(tài),其電導同樣會因激光脈沖而被壓制。有文獻認為這些現(xiàn)象與梯形格點中的空穴配對相關。我們對Hubbard模型的非平衡光電導做了系統(tǒng)的計算,發(fā)現(xiàn)無論是一維鏈還是梯形格點,其Drude權重都因激光帶來的熱化效應而被抑制。不同之處在于Drude權重附近出現(xiàn)的側峰,在一維格點中被增強且不衰減,在梯形格點中稍微增加但會在激光撤去后迅速衰減。本文有證據(jù)顯示此側峰是一種隙間態(tài)且與光激發(fā)出的載流子濃度相關,因此我們認為上述實驗現(xiàn)象應歸因于熱化效應和光激發(fā)載流子的競爭。這些研究將有助于理解該材料的光控金屬行為。
【學位授予單位】：蘭州大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：O469

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