关联电子体系中电子和磁的拉曼散射

周期结构的晶格振动和分子的振动或转动谱,可以看作材料的特征指纹,拉曼散射正是探测这些振动的非常灵敏和有效的技术,因此它已经被广泛地应用到基础研究和工业生产的各个方面.而原则上,通过固体中的自由载流子或自旋与光的非弹性散射过程,人们也可以获得关于电子和磁激发的重要信息.文章对电子和磁的拉曼散射基本概念作了简要介绍,并对一些关联电子体系中的拉曼实验作了简要综述.特别是在非常规超导中,拉曼散射在确定超导能隙的大小和各向异性以及配对对称性等方面发挥了独特的作用.

是否存在关联电子体系的统一理论

对称性自发破缺和费米液体理论作为凝聚态物理的两大基石是我们理解凝聚态物质的结构、物性、相变的出发点.在强关联电子系统中,电子关联效应有可能导致超越对称性自发破缺的新的有序形式和与之相应的新的元激发形式.这些新的有序形式往往与量子力学特有的非局域性相关,并伴随着低能规范自由度的涌现.为此,有必要扩展传统的朗道理论范式,使我们对物质结构的认识提升到量子波函数的层次.

关联电子体系中的轨道物理

轨道自由度为凝聚态关联电子材料带来丰富多彩的新量子相的同时也导致了复杂性,对理解强关联电子体系的本质带来了挑战。文章系统地介绍了多轨道关联电子体系的各种物理性质。首先简要地介绍了轨道自由度在过渡金属氧化物和稀土化合物中的重要作用和轨道序的物理图象;其次论述了轨道极化、轨道序及其与晶格畸变的联系;然后讨论了轨道序的理论研究及其在实验上的可能探测;接着介绍了多轨道体系中的金属—绝缘体相变和多轨道超导电性的新特征;最后简短讨论了目前轨道物理研究中面临的问题和挑战。

GW方法：基本原理,最新进展及其在d-和f-电子体系中的应用(英文)

基于格林函数的多体微扰理论提供了描述材料基态和激发态性质的一个严格理论框架.格林函数依赖于交换关联自能,后者满足一组复杂的被称为Hedin方程的积分微分方程.GW方法是由对自能算符根据屏蔽库仑作用做多体微扰理论展开到第一项得到,是目前描述扩展体系准粒子电子激发性质最为准确的第一原理方法.本文概述了GW方法的基本原理,并对最新的理论方法进展在一个统一的框架下进行了评述.最后,通过对若干典型实例的分析展示了针对d/f-电子体系的GW方法的现状.

有关强关联电子模型中磁长程序的一些严格结果

有关强关联电子模型中磁长程序的一些严格结果田光善（北京大学物理系，１００８７１，北京）关键词强关联电子体系；磁长程有序；亚铁磁长程序．众所周知，在标准的固体物理教科书中，能带理论的建立是依赖于准自由电子假设的。在此假设中，电子之间的库仑相互作用被忽略...

镍基超导体中电荷序的实验研究进展

镍基超导体目前分为一价镍氧化物超导体和高压镍基超导体两个家族,其中电荷序的研究受到了广泛关注.这是因为电荷序是强关联电子体系尤其是铜氧化物超导体的研究重点之一,其不仅对于理解电子关联性有着重要意义,与非常规超导电性也有着潜在的联系,而镍基超导体的发现为电荷序与超导电性的研究提供了新的契机.本文总结了镍基超导体电荷序的实验研究进展,讨论了镍基超导体中电荷序的存在与否、具体构型以及微观性质等,以期为进一步深入研究该主题提供新的思路.

分裂的电子

电子是组成世界万物的一种基本粒子.其电荷及自旋自由度在电子处于游离状态时牢不可分.但在某些低维强关联体系中,电子与其他粒子的相互作用会导致两种不同准粒子的出现.其中一种具有非零的正电荷,但自旋自由度为零,称为空穴子.另外一种准粒子具有正好相反的性质,即其电荷为零,然而自旋等于电子的自旋,被称为自旋子.这种现象被形象地称为电子的电荷-自旋分离,并被用来解释高温超导电性.最近,空穴子和自旋子的存在进一步得到了实验的证实.此外实验中还观察到另外一种准粒子,它只携带了电子绕核运动的属性,被称为轨道子.在本文中,我们将结合实验,对于这些有趣的现象做一介绍.

FeVO_4电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了三斜结构FeVO_4的结构,基态的能带结构、总态密度和分波态密度.将FeVO_4非共线的螺旋磁结构简化为六种不同的反铁磁结构,通过比较不同自旋构型的总能确定了基态磁结构.能带计算和总态密度结果均显示FeVO_4是能隙为2.19 e V的半导体,与实验结果相符.考虑Fe原子的在位库仑能,FeVO_4的能带结构和态密度都发生变化,说明FeVO_4晶体是一个典型的强关联电子体系.

强关联多电子体系的优化模型与算法

在电子结构计算领域,Kohn-Sham方程是最为广泛使用的数学模型之一.然而,由于现有的交换关联能近似仍存在缺陷,Kohn-Sham方程无法较好地描述强关联多电子体系.近年来,有学者从密度泛函理论的强相关极限出发,提出了严格关联电子能量的优化模型.该模型有望弥补Kohn-Sham方程的缺陷,从而拓宽密度泛函理论的应用面.由于在该模型中存在维数灾难,近年来,它的一些低维转化模型陆续被提出.在本文中,我们将介绍严格关联电子能量的优化模型、它的研究重点以及现有的一些低维转化模型.我们也将介绍这些转化模型的数值求解方法,并探讨未来的研究方向.

三维材料和界面体系电子结构的软X射线ARPES研究

关联电子体系拥有丰富的量子现象,理解这些量子现象的机理离不开对其电子结构的细致观测.然而很多有趣的体系都具有三维的晶体结构或者是深埋的界面态,而电子结构观测往往是表面敏感的探测手段,例如角分辨光电子能谱等,给实验研究带来巨大的挑战.随着同步辐射光束线的发展,软X射线波段的角分辨光电子能谱开始投入使用,给三维体系和界面体系的电子结构研究带来曙光.本文将系统介绍软X射线角分辨光电子能谱的科学目标、实验上的优势和技术挑战以及简要发展历程;结合研究实例,着重介绍该技术在获取三维本征体态电子结构、探测界面态电子结构、对3d过渡元素和4f稀土元素的共振测量以及与真空紫外波段角分辨光电子能谱配合研究方面的应用.最后给出对该技术进一步发展的展望与国内现状.

钚固体材料理论研究进展

钚是元素周期表中最为复杂的元素，呈现出众多奇异的性质，准确理解其电子结构己成为凝聚态物理的一个挑战．此外。钚会发生化学老化和物理老化，使得其材料性能随时间而变化，准确获得材料性能的演化规律对于钚的实际使用具有重要的价值．本文综述了国内外在钚固体材料的理论研究进展，重点是金属钚及其化合物的电子结构第一性原理计算以及钚自辐照损伤的原子尺度模拟，比较了不同的理论方法在钚固体材料计算上的适用性，为今后深入开展钚固体材料的理论研究提出了若干指导思路．

钙钛矿锰氧化物的多场调控

钙钛矿型锰氧化物因其各量子态的自由能相近而存在多个亚稳相的共存与竞争,外加场的调控可导致各相之间的转换。总结了以应力场或光场为基础的多场调控研究进展,展望了锰氧化物多场调控的发展趋势。目前研究发现锰氧化物薄膜中应力诱导磁电阻增强效应、电流增强光电导效应、磁场对持久光电导的擦洗效应等多场调控效应,这些调控效应对发展新一代的氧化物功能器件具有重大意义。

我国科学家发现零温极限下铁磁演化新量子现象

日期:2020年3月27日强关联电子材料的基态能量尺度低,对外界参量比较敏感,从而易于实现对量子态的调控,诱导量子相变。在先前的研究中,人们发现反铁磁量子临界点广泛存在于强关联电子体系中,但一直缺乏铁磁量子临界点存在的确凿证据。此外,部分观点认为奇异金属行为源于反铁磁量子临界点附近具有不同自旋取向的两种电子的量子纠缠效应,不会出现在自旋取向单一的铁磁材料中。

层状3d^(2)体系VI_(3)的晶体结构和电子态

作为一种层状3d2磁性材料,VI3具有竞争的晶体结构和复杂的电子态,受到了人们的广泛关注.本文基于第一性原理对C2/m,C2/c,R¯3和P¯31c四种晶相VI3的块体和单层进行系统研究,并结合最大局域化Wannier函数分析了局域坐标系下的单层电子结构.结果表明块体VI3基态是C2/c结构的半导体,但在高对称结构中容易出现亚稳的半金属态.分析显示,半金属态中费米能级穿过V-t2g轨道,而在半导体态中I-pπ和V-t2g相互作用形成了占据的成键和空的反键轨道,导致体系能量降低和能隙出现.进一步的on-site能量分析发现t2g轨道在半金属态中近似三重简并,而在半导体态中则分成近似双重简并态及单态二组轨道,同时低对称性结构中轨道简并性减弱,导致更易出现半导体态.本文工作力图澄清VI3晶体结构和电子态的争议,为下一步研究提供参考.

金属铈及其氧化物电子结构的第一性原理计算及紫外光电子能谱实验

采用基于投影缀加平面波赝势结合Hubbard修正的局域自旋密度泛函近似的第一性原理计算方法,系统研究了金属γ-Ce及其CeO2、Ce2O3的电子结构,并和紫外光电子能谱实验进行对比。结果表明,LSDA+U方法能够对这类强关联电子体系给出正确的描述,在γ-Ce首先氧化为Ce2O3并最终转变为CeO2的过程中,最显著的特征是,4f电子发生了局域性向离域性的转变。

压力下铁基高温超导体中超导电性的消失与重现

高温超导材料系统中存在多种不可忽略的自由度和它们间相互作用所产生的演生现象以及有序态所导致的复杂性,使得高温超导研究的内容非常丰富和复杂.因此,尽管高温超导体已被发现30多年,但高温超导新材料的探索及其机理研究一直是凝聚态物理与材料科学领域最重要和最具有挑战性的研究方向之一.压力作为一种施加于材料系统的外部调制手段,对发现新现象、新规律,理解常压下的宏观量子现象和指导常压新材料的合成具有重要意义.大量研究表明,压力研究手段在高温超导体研究中不断发挥着关键、独特的作用.本文作为对北京市自然科学奖二等奖获奖成果的介绍,报道了铁基高温超导体A_(x)Fe_(2-y)Se_(2)(A=K,Rb,Tl/Rb)中压力导致的超导电性的消失与重现及其演化过程,初步分析了相关物理机制,并从实验和唯象角度提出了高温超导研究中存在的一些问题与初步思考.

非常规超导体的中子散射研究

非常规超导机理仍然是一个未解之谜,它是凝聚态物理研究的重要课题。非常规超导电性大多发生在磁不稳态附近,所以确定非常规超导体的磁结构和磁激发行为对理解其超导机制非常关键。中子带有磁矩,是探测超导体磁性的有力工具。文章将以本课题组近年来开展的工作为例,介绍几种中子散射技术在研究非常规超导体的晶体结构和磁关联行为以及超导配对对称性方面的应用。