本文關(guān)鍵詞：Mott絕緣體的理論研究　出處：《中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院物理研究所)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：銅氧化合物高溫超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)極大推動了強關(guān)聯(lián)領(lǐng)域的研究進(jìn)度,尤其是Mott絕緣體和摻雜的Mott絕緣體,在此之前,很少有研究人員關(guān)注Mott絕緣體中的物理。盡管目前對于高溫超導(dǎo)的配對機制和正常相中的非費米液體行為的理解還存在很多的爭議,但基本上都認(rèn)為高溫超導(dǎo)的物理就是摻雜的Mott絕緣體中的物理,因此研究清楚未摻雜的Mott絕緣體中的物理是十分必要的。Mott絕緣體的復(fù)雜性體現(xiàn)在系統(tǒng)中高能的電荷漲落與低能的自旋漲落是混合在一起的,為了能夠深入理解Mott絕緣體中的物理必須要同時考慮到系統(tǒng)中的電荷與自旋漲落。為此本文提出了一個新的研究Mott絕緣體的理論框架,這套理論可以同時處理Mott絕緣體中的電荷漲落和反鐵磁漲落以及它們之間的耦合,為了做到這點我們認(rèn)為在Mott絕緣體的研究中應(yīng)該采取輔助費米子理論,而不是在研究高溫超導(dǎo)中廣泛使用的輔助玻色子理論。我們認(rèn)為在Mott絕緣體中電荷漲落會產(chǎn)生費米型的holon和doublon,這些holon和doublon會形成束縛態(tài),類似于BCS理論中的費米子配對,holon-doublon的束縛態(tài)是決定零溫Mott能隙和有限溫贗能隙的主要因素。玻色型的自旋自由度可以很好的描述反鐵磁海森堡模型中的零溫長程反鐵磁漲落和有限溫短程反鐵磁漲落。我們采用自洽玻恩近似處理自旋和電荷自由度之間的耦合。我們計算了系統(tǒng)的平均雙占據(jù)數(shù),譜函數(shù)以及態(tài)密度,我們的結(jié)果和主要的數(shù)值算法結(jié)果在半定量上是一致的,這表明我們的方法基本上可以抓住Mott絕緣體中的主要物理過程。在輔助費米子表象中,電子格林函數(shù)可以近似寫為電荷自由度的格林函數(shù)和自旋自由度的格林函數(shù)的卷積,因此電子的Mott能隙等于holon-doublon的束縛能減去自旋漲落的貢獻(xiàn)。在有限溫下我們發(fā)現(xiàn)holon-doublon的束縛能會隨著溫度的升高而降低。由于溫度的升高,系統(tǒng)中有效的自旋激發(fā)帶寬也會增加,這樣就使得Mott能隙下降的速度更快。以上的結(jié)論意味著Mott絕緣體中的上下Hubbard帶不是剛性的,是會隨著溫度而改變的,這一點是和能帶絕緣體完全不同的�；谶@樣的物理圖像我們給出了有限溫下Mott絕緣體的相圖:當(dāng)單電子的Mott能隙不為零時,系統(tǒng)處于Mott絕緣相;當(dāng)Mott能隙為零,holondoublon的束縛能不為零時系統(tǒng)處于贗能隙相;當(dāng)holon-doublon的束縛能為零時系統(tǒng)處于金屬相。我們認(rèn)為半滿贗能隙相中的物理可能和摻雜時產(chǎn)生贗能隙的物理類似,都是由于Mott絕緣體中扣除低能漲落后剩余的holon-doublon束縛能導(dǎo)致。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院物理研究所)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O469

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本文編號：1309649