关联量子材料的扫描隧道显微镜研究

发布时间：2021-08-26 17:53

　　对于量子材料的研究,可以分为两大主线。其一,是对强关联电子学的研究。强关联电子体系材料中蕴藏着丰富的物理性质,包括局域磁矩、关联金属态、量子临界和非常规超导等;第二条主线是对弱关联体系的研究。在这个体系中,强的自旋-轨道耦合（SOC）作用将导致拓扑非平庸的物理现象,例如拓扑绝缘体、拓扑半金属以及拓扑Mott绝缘体等。本文中,我们使用扫描隧道显微镜/谱（STM/S）、分子束外延（MBE）和角分辨光电子能谱（ARPES）等实验手段对Kitaev模型候选材料Na₂IrO₃、二维超导α-Mo₂C晶体以及拓扑nodal-line型半金属ZrSiSe/ZrSiTe/ZrGeSe等材料进行了系统的实验研究。这些材料有着不同的电子关联强度,并且表现出了许多奇特的物理性质。具体研究工作总结如下:1.强关联氧化物Na₂IrO₃表面晶体结构和Ir-O键特性的研究首先,我们在Na₂IrO₃晶体的反铁磁转变温度T_N≈15 K之上（77 K... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：博士

【部分图文】：

关联电子体系中示意性的相图（以关联强度U/t和SOC强度λ/t为变量）

图 1.2 晶体中四个原胞内电子的两种位形（阴影大圆代表离子实，●代表价电子位置）[30]。对于强关联体系，最简单的模型是 Hubbard 模型，这是凝聚态物理学中处理强关联问题的标准模型。Hubbard 哈密顿量的二次量子化形式可写为 ij iijijiiHTCCUnn,(1.4)其中 i C 和i C 分别是处于格点 i 自旋为 σ 的电子产生和湮灭算符。i i i nCC 为格点 i 处自旋为 σ 的电子数算符。Hubbard 模型对紧束缚模型的改进之处在于其添加了反映电子间库仑排斥作用的同位排斥项，如式（1.4）的最后一项。库仑排斥会导致能量的增加，因此该模型也反映出了交叠积分与同位排斥之间的竞争。换句话，这种关系还可以解释为：由于成带而引起的动能的降低和因为定域化所导致的库仑关联能的降低之间的竞争[28]。

晶体中四个原胞内电子的两种位形（阴影大圆代表离子实，●代表价电子位置于强关联体系，最简单的模型是 Hubbard 模型，这是凝聚态物理学题的标准模型。Hubbard 哈密顿量的二次量子化形式可写为 ij iijijiiHTCCUnn,( i 和i C 分别是处于格点 i 自旋为 σ 的电子产生和湮灭算符。i i nC 自旋为 σ 的电子数算符。Hubbard 模型对紧束缚模型的改进之处在于其子间库仑排斥作用的同位排斥项，如式（1.4）的最后一项。库仑排斥增加，因此该模型也反映出了交叠积分与同位排斥之间的竞争。换句可以解释为：由于成带而引起的动能的降低和因为定域化所导致的库低之间的竞争[28]。

【参考文献】：
期刊论文
[1]Topological nodal line semimetals[J]. 方辰,翁红明,戴希,方忠.  Chinese Physics B. 2016(11)
[2]拓扑Weyl半金属简介[J]. 万贤纲.  物理. 2015(07)
[3]Kitaev模型与拓扑量子相变[J]. 封晓勇,张广铭,向涛.  物理. 2007(07)



本文编号：3364694