本文關(guān)鍵詞：低維強關(guān)聯(lián)系統(tǒng)中的非平衡動力學(xué)研究

  更多相關(guān)文章： 非平衡動力學(xué) 光電導(dǎo) 隙間態(tài) Drude權(quán)重

【摘要】：作為凝聚態(tài)領(lǐng)域的前沿課題,強關(guān)聯(lián)體系以其豐富的物理內(nèi)涵受到了廣泛的關(guān)注。強關(guān)聯(lián)材料的動力學(xué)性質(zhì)可以通過時間分辨的光譜學(xué)在不同的時間尺度上進行研究。超快泵浦激光探測技術(shù)作為其中一種時間分辨的光譜學(xué),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(dǎo)作為一種重要的描述電荷自由度的動力學(xué)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(dǎo)的計算中,有幾種相關(guān)但又不盡相同的方法在應(yīng)用,包括久保公式在非平衡態(tài)的直接推廣、線性響應(yīng)理論以及對動力學(xué)流-流關(guān)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(dǎo)的數(shù)值模擬方案。在這種方案中,通過應(yīng)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(dǎo)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(jié)果。進一步的分析揭示了這些方法的差異和關(guān)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(guān)聯(lián)體系的線性響應(yīng)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(zhuǎn)變,激光也被認為能夠在Mott能隙中產(chǎn)生一個新的激發(fā)通道。即使是在一維領(lǐng)域,隙間態(tài)的物理本質(zhì)也沒有得到充分的討論。通過對激光脈沖驅(qū)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(xué)性質(zhì)的影響。通過調(diào)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(yīng)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(guān)聯(lián)材料的動力學(xué)性質(zhì)。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(zhuǎn)變?yōu)闇式饘賾B(tài),第二束激光則壓制了其導(dǎo)電性。這種材料在摻雜時則處于金屬態(tài),其電導(dǎo)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(guān)。我們對Hubbard模型的非平衡光電導(dǎo)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(quán)重都因激光帶來的熱化效應(yīng)而被抑制。不同之處在于Drude權(quán)重附近出現(xiàn)的側(cè)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(cè)峰是一種隙間態(tài)且與光激發(fā)出的載流子濃度相關(guān),因此我們認為上述實驗現(xiàn)象應(yīng)歸因于熱化效應(yīng)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(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O469

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