本文關(guān)鍵詞：Mott絕緣體的理論研究　出處：《中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)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(dòng)了強(qiáng)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(duì)于高溫超導(dǎo)的配對(duì)機(jī)制和正常相中的非費(fèi)米液體行為的理解還存在很多的爭(zhēng)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(shí)考慮到系統(tǒng)中的電荷與自旋漲落。為此本文提出了一個(gè)新的研究Mott絕緣體的理論框架,這套理論可以同時(shí)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(diǎn)我們認(rèn)為在Mott絕緣體的研究中應(yīng)該采取輔助費(fèi)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(huì)產(chǎn)生費(fèi)米型的holon和doublon,這些holon和doublon會(huì)形成束縛態(tài),類似于BCS理論中的費(fèi)米子配對(duì),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(zhǎng)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(jì)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(fèi)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(huì)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(huì)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(huì)隨著溫度而改變的,這一點(diǎn)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(shí),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(shí)系統(tǒng)處于贗能隙相;當(dāng)holon-doublon的束縛能為零時(shí)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(shí)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(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O469

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本文編號(hào)：1309650