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...

Co掺杂对充填型方钴矿化合物PrFe_4P_(12)的强关联电子性质的影响

充填型方钴矿化合物PrFe_4P_(12)在低温6.5K显示出异常有序相变及重电子性质。为研究3d电子在这些相变中的影响,采用助溶剂方法制备了Pr(Fe_(1-)xCo_x)_4P_(12)样品,通过测量比热、磁化率及非弹性中子散射对掺杂前后f电子状态的变化进行了研究。实验结果表明,PrFe_4P_(12)的物性对Co的掺杂极为敏感,仅3%的掺杂即可导致异常有序相迅速消失,同时其重电子态受明显抑制,f电子由与传导电子的混合态转变为局域态。

强关联电子系统超导电性的高压研究

具有强关联电子特性的凝聚态系统中,电子间的强关联性主导系统的宏观量子特性。这类系统具有电荷、自旋、轨道、晶格及拓扑等多重自由度,这些自由度强烈耦合,产生复杂的多体相互作用,导致系统出现丰富奇异的量子现象,如非常规超导电性、庞磁电阻、金属-绝缘体转变、拓扑量子相变等。其中,非常规超导体的研究于近几十年取得了不少进展,例如发现了铜氧化物高温超导电性和铁基超导体,然而导致非常规超导电性的原因,尤其是对高温超导电性的机理认识目前尚不清楚,非常规超导机理一直是凝聚态物理研究领域中最具挑战性的问题之一。为此,简要介绍了近年来我们通过高压实验手段在重费米子超导体、铜氧化物超导体和铁基超导体这3类主要的非常规超导体研究中取得的进展、发现的新现象以及反映的新物理机理,包括磁性和超导电性的演化关系、价态变化对超导电性的影响、铜氧化物的普适压力相图等,旨在提供非常规超导体在高压研究方面的一些实验新进展,以期为更好地理解非常规超导的微观机理提供压力维度下的一些信息。

强关联电子系统中的热输运测量

当考虑电子间的库伦排斥相互作用,以及电荷、自旋和轨道之间的相互耦合时,诸多超越了近自由电子框架的新奇量子态涌现而出,如非常规超导态和量子自旋液体等。对这些新奇物态的认知不仅会拓展现有的知识框架,也有望引发新一轮的量子科技革命。因此,对强关联物理的研究是当下凝聚态物理领域的前沿课题。铜基高温超导体的母体是一种莫特绝缘体,在传统的能带论之下被预言为金属态。然而电子间的强关联行为使得它表现出绝缘体的性质。由于莫特绝缘体中库伦相互作用致使能隙打开并冻结其中的电荷自由度,所以在该体系中难以开展电输运性质的测量研究。作为一种对于元激发(不仅包括电子,还包括磁振子、自旋子等)敏感的探针,热输运测量在强关联电子系统的研究中发挥着重要的作用。本文回顾了近些年在非常规超导、重费米子系统和量子自旋液体研究中一些有趣的纵向热输运性质的研究成果,并与我们近期发表的运用横向热导率测量热霍尔现象的综述文章相互补充。

电子强关联对LaMnO_3电子结构的影响

本文利用密度泛函对LaMnO3的电子结构进行了计算。结果表明,LaMnO3反铁磁绝缘基态的形成主要依赖于Jahn-Teller畸变而不是电子强关联,但电子强关联效应对LaMnO3电子结构的影响巨大。为了获得正确的结果,本文计算时考虑了适当的电子强关联修正。通过分析比较,表明在位的库仑能U取3.5eV是一个合理的选择。

电子强关联效应对掺杂型锰钙钛矿中Jahn-Teller效应的影响

本文利用密度泛函理论对典型庞磁电阻材料La0.75Ca0.25MnO3的电子结构进行了计算。通过分析研究Jahn-Teller畸变和电子强关联对材料电子结构和物理特性的影响,发现与未掺杂的原型材料LaMnO3不同,在掺杂后,电子强关联效应对材料中的Jahn-Teller畸变起到了抑制作用,从而使得基态更加稳定。

处理强关联量子杂质系统的费米子级联运动方程方法的最新进展

近年来,由于强关联量子杂质系统(QIS)表现出多样化的、有趣新颖的量子现象,因此对它的研究也成为了一个备受关注的课题。级联运动方程方法(HEOM)是描述与环境线性耦合的量子杂质系统的最流行的数值方法之一。这篇综述全面介绍了形式上严格、数值上收敛的HEOM方法,其中包括量子杂质系统的模型化描述和费米子HEOM形式的概述。此外,各种各样的谱分解方案和级联方程的截断方案被提出和发展,显著地提高了HEOM方法的精度和效率,尤其是在低温区域。通过对非平衡量子输运和强关联近藤态的表征的数值模拟,以及对非平衡量子的热力学研究,HEOM方法在处理强关联问题上的实用性和有效性得到了充分地例证。

一维强关联系统的Peierls相变温度与Hubbard模型参数的关系

在一维强关联电子系统中 ,用一维大UHubbard Peierls哈密顿量去讨论它的Peierls相变 ,其中用RPA求电子自能修正 ,发现这样的系统能引起一个反铁磁自旋波和声子相互作用而引起的二聚化相变 ,而且相变温度随掺杂参数δ的增加而降低 .这种处理方法在δt≥J的区域内有效 .

面心立方金属铈的高压电子结构研究

本文简要介绍了我们开发的基于密度泛函理论和动力学平均场理论(DFT+DMFT)的全自洽的的计算程序,并运用该程序研究了面心立方金属铈的等结构相变.动力学平均场采用的是目前公认的最为准确和高效的连续时间蒙特卡罗方法作为杂质求解器.我们首先分别计算了γ和α相的电子态密度,该结果可以正确的描述两个相的电子结构特征.然后计算了不同温度下的相变前后的电子结构,从中可以得到电子结构在不同温度下的相变过程,与之前的实验结果一致.这一工作为以后进一步的金属铈的等结构相变研究打下了基础.

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.

电子-电子相互作用对Peierls相变的影响

研究短程强电子关联对Peierls相变的影响 .研究结果表明 ,短程强库仑作用对Peierls相变的影响与电子填充有关 .证明了电子单占据条件使费米面的态密度 ρ(εF)在n =1时奇异 ,此奇异性增强系统的二聚化 .此外 ,研究表明 ,增大最近邻电子 -电子相互作用V 将显著压低半满附近的Peierls相变温度Tp 以及增高n≈ 1/ 2附近的Peierls相变温度Tp;对n =1/ 2填充带 ,增大V将增进系统四聚化 .

MnO的电子结构

采用杂化密度泛函方法对MnO的电子结构进行了研究。结果表明,杂化密度泛函方法明显改进了理论与实验的符合,MnO为电荷转移绝缘体,采用离子模型能较好地解释其电子结构。

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.

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．

重费米子二流体理论

强关联电子同时表现出局域和巡游的二重性,这是量子力学波粒二象性在凝聚态物理领域的表现,也是导致强关联材料中各种新奇量子效应的根源。本文以重费米子材料为例,探讨强关联f电子在该类材料中局域和巡游二重行为的实验表现,重点介绍重费米子的二流体唯象理论。这一理论成功解释了众多先前无法解释的实验现象,揭示了重费米子体系复杂行为背后的统一物理起源,为理解强关联系统包括铜氧化物和铁基超导材料中电子的奇异行为提供了一种新的思路,亟待更加深入的理论和实验探索。

单带HUBBARD模型的铁磁长程序

本文通过在单带大ＵＨｕｂｂａｒｄ模型加一项铁磁交换作用讨论Ｈｕｂｂａｒｄ模型铁磁长程序的稳定性问题．用无规相近似计算铁磁自旋波谱表明，大ＵＨｕｂｂａｒｄ的反铁磁关联作用中的自旋翻转部分对裸电子能带的修正产生—Ｚｅｅｍａｎｎ型的对称性破坏项．此修正导致对非半满带，只要Ｕ有限，铁磁自旋波谱就存在一负的能隙．由此推断：在非半满带或在有限Ｕ情况下，单带Ｈｕｂｂａｒｄ模型的基态不可能是自旋完全极化的铁磁态，即在有限Ｕ时，单带Ｈｕｂｂａｒｄ模型无真正铁磁长程序．