低维体系的不稳定性和电子关联

一维和二维体系的费米面会呈现叠套(nesting),于是,晶格结构和电子状态的重新调整(使费米面和布里渊区边界相互重合)可使体系能量降低而形成新的基态,这使低维体系具有不稳定性并产生相变,同时还会形成多种新型元激发(电荷密度波(CDW)、自施密度波(SDW)、孤子(soliton)、极化子(polaron)、分数电荷,spin bag,位相子等)。许多重要的低维体系(导电高分子、二维电子气、氧化物超导体的铜氧层等)都具有强电子耦合5研究电子关联对体系不稳定性的影响是当前凝聚态物理的重要课题。近年来,在此领域内,有两派相反的观点进行着激烈的争论:一派认为电子-电子相互作用会增强晶格不稳定性,而且增强得很多,以致不稳定性主要来自于电子-电子相互作用,电子-晶格相互作用是次要的。另一派则认为电子-电子相互作用会减弱晶格不稳定性,而不稳定性是由电子-晶格相互作用产生的。 本文首先描绘低维体系的不稳定性和各种基态及元激发的物理图象,接着介绍争论双方的论点,随后分析两派分歧的产生原因,进一步指出如何澄清这场争论。从中将说明,Hubbard模型的局限性会带来问题,解决争论的关键是正确地描述电子相互作用,由屏蔽效应而形成的相互作用力程是决定性的因素。当屏蔽较弱时(长程相互作用),电子相互作用的非对角部分比对角