双轨道Hubbard模型的动力学平均场理论研究

基于以Lanczos方法为杂质求解器的动力学平均场理论,研究了非局域轨道间跃迁对于双轨道强关联体系中轨道选择Mott相变的影响.计算了轨道间跃迁系数不同的双轨道Hubbard模型的准粒子权重和态密度,并构建了它们在相互作用强度U和轨道带宽比t₂/t₁影响下的相图.通过正则变换引入两个有效的退耦和轨道,在一定条件下轨道间跃迁会有利于轨道选择Mott相变的发生.还比较了Bethe晶格和正方晶格的相图,虽然基于两种不同晶格能带结构得到的轨道选择Mott相变的相变点存在一定的差异,但其中关于轨道选择Mott相变的基本物理图像具有一致性.并将方法拓展到半满的Ba₂CuO_4–δ材料的研究中,与根据密度泛函理论得到的能带对比,我们发现各向同性的轨道间跃迁对能带结构影响较大,进一步采用动量空间各向异性的非局域轨道间跃迁项,得到了材料的相图,在半满条件下Ba₂CuO_4–δ应为轨道选择Mott材料.     

双层石墨烯材料中无序导致超导-绝缘体相变的数值研究

本文利用一种新的数值方法研究了在较大的双层石墨烯样品中杂质的无序 效应对超导态特性的影响. 采用核多项式方法 (Kernel Polynomial Method) 来自洽求解双层石墨烯系统的Bogoliubov-de-Gennes (BdG) 方程, 从而得到了由无序效应所引起的超导序参量的空间涨落精确解. 进一步, 计算了系统处于超导态时的态密度、光电导和广义逆参与率 (inverse participation ratio) 等物理量, 并发现随着无序强度的不断增大态密度中的能隙被 完全抑制, 同时光电导的Drude权重也迅速减小并最终降为零, 这表明双层石墨烯中的低能电子态发生了安德森局域化, 系统因而发生了由无序效应诱导的超导-绝缘体相变. 关键词： 双层石墨烯 安德森局域化 超导-绝缘体相变 核多项式方法     

最近物理学综述评论文献题录

86-40,连续介质中的自组织过程(A.Hasegawa),Ad- vances　in　Phys.,34(1985),No.1,1-42,参70.86-41,无能隙半导体中的杂质态和电子输运(I.M. Tsidilkovski et al.),Advances　in　Phys.,34(1985), No.1,43-174,参约 210.86-42,非晶态系统中的金属-绝缘体相变(N.F.Mott et　al.     

Jaynes-Cummings晶格模型和Rabi晶格模型的量子相变

采用平均场近似的方法,分别研究了Jaynes-Cummings晶格模型和Rabi晶格模型的量子相变:Mott绝缘体相-超流体相量子相变,探索了光的聚束-反聚束行为,研究了Kerr非线性作用对量子相变与光子统计特征的影响.研究结果表明,在Rabi晶格模型中二能级原子和光子相互作用强度g和格点之间光子跃迁强度J的增大会使晶格体系从Mott绝缘体相向超流体相转变,同时,光子统计行为由聚束转变为反聚束,而Kerr非线性强度的增大抑制了Mott绝缘体相-超流体相相变,但促进了光子聚束与反聚束之间的转变.     

在铁基超导体中观察到绝缘体-超导体转变

铜氧化合物高温超导体的母体普遍认为是反铁磁的Mott绝缘体,超导电性的产生是通过掺杂引入载流子,压制反铁磁态导致的绝缘体-超导体转变而实现的。与铜氧化合物高温超导体不同,铁基超导体的母体虽然也大多具有反铁磁结构,但却表现为导电性较差的金属特性。因此,关于铁基超导体中电子关联的强弱以及Mott绝缘体图像是否仍然适用于铁基超导体,一直存在着争议。中国科学     

交错跃迁Hofstadter梯子的量子流相

为玻色Hofstadter梯子模型引入交错跃迁,来扩展模型支持的量子流相.基于精确对角化和密度矩阵重整化群计算发现,无相互作用时,系统中包含横流相、涡旋相和纵流相;横流相来自均匀跃迁时Hofstadter梯子模型的Meissner相,纵流相是交错跃迁时才可见的流相.强相互作用极限下系统的超流区也包含横流相、纵流相和涡旋相,但存在更多的相变级数;超流区的横流相、纵流相之间存在相变但Mott区的不存在,把Mott区的"横、纵流相"称为Mott-均匀相,在Mott区只存在均匀相和涡旋相.跃迁的交错会压缩涡旋相存在的区域,使Mott区最终只剩下均匀相;跃迁的交错不仅能驱动Mott-超流相变,还使磁通的改变也能够驱动系统的Mott-超流相变.对这一系统的研究丰富了磁通系统中的量子流相,同时为研究拓扑流特性提供了模型支持.     

准一维三平行链无序系统电子结构

利用负本征值理论计算方法,重点计算出准一维平行三链无序系统的电子态密度,对比研究了一维单链、准一维双链的情况.在对角无序、非对角无序条件下,具体探讨了电子结构、局域化形成、系统能量分布及维数效应等问题.研究表明,对角无序主要引起电子局域态的增多,非对角无序则使系统的能量分布范围发生变化;通过对一维到带状系统电子结构变化的研究,观察到在相同条件下,从一维到带状系统,电子态密度的峰值数目在增加,而电子态密度为零的能量区间减少,体现出电子能带结构的维数效应.     

镧系元素掺杂TiO_2的电子和光学特性的第一性原理计算

基于密度泛函理论的第一性原理局部密度近似法,结合Hubbard U校正(LDA+U),研究了镧系元素掺杂的锐钛矿型TiO_2的取代能、热力学电荷跃迁能级和光学性质.除La之外的所有镧系元素,在掺杂时向主带隙中引入杂质态.所得取代能表明了镧系元素掺杂TiO_2的可行性.同时预测了最佳掺杂比例约为3%,由Ce、Nd、Sm、Gd或Tm掺杂引入的掺杂能级具有负U特性.另外,所得热力学跃迁能级预测了Lu在主带隙内不发生电荷跃迁.算出的光吸收系数表明镧系元素掺杂可使TiO_2具有可见光吸收性能.     

镧系元素掺杂TiO_2的电子和光学特性的第一性原理计算

基于密度泛函理论的第一性原理局部密度近似法,结合Hubbard U校正(LDA+U),研究了镧系元素掺杂的锐钛矿型TiO_2的取代能、热力学电荷跃迁能级和光学性质.除La之外的所有镧系元素,在掺杂时向主带隙中引入杂质态.所得取代能表明了镧系元素掺杂TiO_2的可行性.同时预测了最佳掺杂比例约为3%,由Ce、Nd、Sm、Gd或Tm掺杂引入的掺杂能级具有负U特性.另外,所得热力学跃迁能级预测了Lu在主带隙内不发生电荷跃迁.算出的光吸收系数表明镧系元素掺杂可使TiO_2具有可见光吸收性能.     

镧系元素掺杂TiO_2的电子和光学特性的第一性原理计算

基于密度泛函理论的第一性原理局部密度近似法,结合Hubbard U校正(LDA+U),研究了镧系元素掺杂的锐钛矿型TiO_2的取代能、热力学电荷跃迁能级和光学性质.除La之外的所有镧系元素,在掺杂时向主带隙中引入杂质态.所得取代能表明了镧系元素掺杂TiO_2的可行性.同时预测了最佳掺杂比例约为3%,由Ce、Nd、Sm、Gd或Tm掺杂引入的掺杂能级具有负U特性.另外,所得热力学跃迁能级预测了Lu在主带隙内不发生电荷跃迁.算出的光吸收系数表明镧系元素掺杂可使TiO_2具有可见光吸收性能.     

非对角无序和维数效应对低维无序系统电子结构的影响

运用负本征值理论，探讨了非对角无序、维数效应对低维无序系统电子结构的影响，研究表 明，非对角无序和维数效应对低维无序系统电子结构的影响很大.非对角无序主要体现出系 统的结构变化和粒子边界效应；从一维单链、准一维双链到准一维三链无序系统，电子局域 化程度加大，电子能带结构更复杂，体现出显著的维数效应. 关键词： 电子结构 低维无序系统 非对角无序 维数效应     

完全由电子关联驱动的Mott型金属-绝缘体相变研究

Mott金属-绝缘体相变(MIT)是凝聚态物理中的一个非常基本的概念.长期以来,Mott型MIT的概念被广泛应用于凝聚态物理的许多领域,特别是用于描述强关联系统的电子结构特征.然而到目前为止,完全由电子关联驱动的MIT并没有被观察到.因此,是否存在着完全由于电子之间的强关联效应导致的Mott型MIT一直是科学家们感兴趣的重要问题.近日,中国科学院物理研究所方忠研究员组、郭建东研究员组和美国Florida International大学的Jiandi Zhang教授研究组及美国Tennessee大学及橡树岭国家实验室的E.W.Plummer教授研究组、Rong Ying Jin教授研究组合作,通过实验与理论相结合的研究,在Ca1.9Sr0.1RuO4表面首次实现了纯电子驱动的Mott型MIT,发生电子结构相变时并没有相应的结构畸变出现.该研究成果对于人们认识电子-电子关联效应引起的Mott转变具有非常重要的意义.     

洪德耦合的调控与轨道选择Mott相变

洪德耦合相互作用是导致多轨道体系发生轨道选择Mott相变的重要因素之一. 通过调控洪德耦合相互作用来研究其不同组成部分对轨道选择Mott相变的作用. 利用基于Lanczos 求解器的动力学平均场理论, 对比了双轨道的J模型和Jz模型的金属-绝缘体相变, 并重点讨论洪德耦合中的自旋翻转项和电子对跃迁项以及轨道宽度比值W₂/W₁如何影响轨道选择Mott 相变. 在J模型的相图中, Mott选择相占有较大的区域, 而Jz模型的轨道选择Mott 相只存在于一个很狭窄的区域内, 这说明自旋翻转项及电子对跳跃项是有利于轨道选择Mott相变发生的关键因素. 此外当轨道宽度之比大于W₂/W₁=0.7时, Jz 模型的轨道选择Mott 相会完全消失, 而J模型中只要轨道宽度不同都存在轨道选择Mott相. 因而, 简化后的Jz 模型只是在特定条件下才适合于研究轨道选择Mott相变.     

─维晶格的一种混合杂质模型

研究紧束缚近似下一个单点对角杂质和它向左右两个近邻杂质跃迁（混合杂质）的局域态的形成与性质。在整个讨论中充分利用了矩阵Ｇｒｅｅｎ函数方法。     

一维晶格的一种混合杂质模型

研究紧束缚近似下一个单点对角杂质和它向左右两个近邻杂质跃迁（混合杂质）的局域态的形成与性质。在整个讨论中充分利用了矩阵Ｇｒｅｅｎ函数方法。     

凝聚态物理从头计算的最新进展

文章评述了凝聚态物理从头计算(ab initio calculation)的一些最新进展.分8个问题进行了介绍,它们是:(1)静态密度泛函发展的两种思路;(2)固体的泛函:晶格常数的准确确定;(3)动态(含时)密度泛函及动态密度矩阵泛函;(4)半导体电子结构的计算:带隙和带序;(5)f电子和强关联金属;(6)莫特(Mott)绝缘体;(7)非共价(弱)相互作用;(8)以波函数为基础的研究.此外,文章还提供了一些相关的背景知识.     

Cu、Ag和Au掺杂AlN的电磁性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论（DFT）的平面波超软赝势法,研究了Cu、Ag、Au掺杂AlN的晶格常数、磁矩、能带结构和态密度。电子结构表明,Cu、Ag、Au的掺杂使在带隙中引入了由杂质原子的d态与近邻N原子的2p态杂化而成的杂质带,都为p型掺杂,增强了体系的导电性。Cu掺杂AlN具有半金属铁磁性,半金属能隙为0.442eV,理论上可实现100%的自旋载流子注入;Ag掺杂AlN具有很弱的半金属铁磁性;而Au掺杂AlN不具有半金属铁磁性。因此,与Ag、Au相比,Cu更适合用来制作AlN基稀磁半导体。     

专题导读

正重费米子化合物是一类典型的强关联电子体系,通常存在于含有f电子的镧系或者锕系金属间化合物中,近期在一些过渡金属化合物中也发现了类似的重费米子行为。在该类化合物中,局域电子与导带电子通过近藤效应杂化而形成复合费米子,其电子有效质量可高达自由电子的上千倍,"重费米子"因此得名。此外,局域电子与导带电子杂化会在费米能级附近打开一个能隙,根据能隙的大小以及费米能级的位置,重费米子体系可以是金属、半金属、半导体甚至绝缘体。     

第一性原理计算绝缘体-金属转变临界掺杂浓度:Co重掺杂Si体系

基于密度泛函理论的第一性原理方法,本文旨在探索确定绝缘体-金属转变临界浓度的理论计算方法.以Co重掺杂Si为研究对象,构建并计算了10个Co不同掺杂浓度模型的晶体结构、杂质形成能及其电子性质.发现在Co掺杂Si体系的带隙中形成了杂质能级,杂质能级的位置和宽度随着Co浓度的增加呈线性变化.当Co掺杂浓度较高时杂质形成能逐渐稳定,且杂质能级穿过费米能级使体系表现出金属性.综合杂质形成能的变化趋势,以及杂质能级极小值与费米能级间的距离条件,可预测出发生绝缘体-金属转变的Co掺杂浓度为2.601Wingdings 2MC@10~(20) cm~(-3),与实验结果相一致.上述两条依据应用于S重掺杂Si体系和Se重掺杂Si体系同样成立.     

外尔半金属及其输运特性

外尔半金属是继石墨烯以及拓扑绝缘体之后的又一个研究热点。相比于后两者,外尔半金 属独特的三维无能隙线性色散能带结构使得它有很多奇特的性质,如：手性反常、手性磁效应、 反弱局域化、手性朗道能级和负磁阻效应等。实际样品中无序总是不可避免的,所以考虑无序对 体系的影响是很有必要的。我们回顾了无序下第一类以及第二类外尔半金属的相变特性,并获得 了完整的相图,这些无序诱导的相变丰富了拓扑安德森绝缘体和安德森金属绝缘体相变的物理内 涵。我们同样回顾了长程短程无序影响下的第一类外尔半金属体系的输运,发现了一种不能采用 玻尔兹曼输运方程来描述的输运过程。我们介绍Imbert-Fedorov 位移这一光学中的效应在外尔 半金属中的实现,这为更好地应用外尔半金属提供了更多的可能性,随后采用波包散射,我们解 释了外尔半金属中的超高载流子迁移率问题的原因,最后我们给出一个简要的总结。