二维强关联体系量子相变之动力学平均场理论研究

发布时间：2017-11-12 18:17

  本文关键词：二维强关联体系量子相变之动力学平均场理论研究

  更多相关文章： 动力学平均场理论 连续时间蒙特卡洛方法 强关联 费米子

【摘要】：二维强关联体系量子相变是凝聚态物理中非常重要的研究领域。二维强关联体系中发现的诸多新奇的物理现象不仅有重要的理论意义,而且有潜在的应用价值。强关联体系中电子间相互强度已达到与其动能大小相当或更大的量级的这一特征这使单电子近似的固体能带理论不能够有效地研究该体系。然而,动力学平均场理论和光晶格中冷原子对强关联体系量子相变的研究提供了可行的理论方法和实验平台。本文采用半满的单带的哈伯德模型描述Square-octagon晶格、Ruby晶格和各向异性三角晶格中的费米子行为。对Square-octagon晶格、Ruby晶格我们采用团簇动力学平均场理论将格点模型映射为团簇杂质模型,选用连续时间量子蒙特卡罗算法为杂质求解器。在计算单粒子态密度和双占据数的基础上,结合所定义的磁性序参量给出了体系的量子磁性相图。各向同性Square-octagon晶格相互作用和温度相图显示在金属相和绝缘相中均能观察到反铁磁序和顺磁序;温度T=0.17时,在各向异性参数和相互作用能的相图中反铁磁金属消失而其它的量子磁性相依然出现。还讨论了Square-octagon晶格中各量子相中相互作用能和能隙之间的关系。对Ruby晶格中费米子体系我们给出了相互作用与温度的量子磁性相图,不同温度下Ruby晶格不同量子相中相互作用与能隙之间的关系。研究表明,低温下体系处于莫特绝缘基态;随着温度和相互作用的增加先后转变为自旋密度波金属和顺磁金属。对各向异性三角晶格则采用动力学团簇近似将格点模型映射为团簇杂质模型。结合动力学团簇近似和连续时间量子蒙特卡罗算法计算各向异性三角光晶的单粒子态密度、双占据数和费面的演化基础上给出了温度和相互作用对体系量子相变的影响。计算结果显示体系经历了费米液体到莫特绝缘体的量子相变。对各向异性三角晶格在费米子体系的研究,我们提出了基于光晶格中冷原子的量子模拟研究方案,其中动能与光晶格激光电场振幅紧密关联,原子间相互作用可通过费氏巴赫共振进行调控。全文包括由绪论、Square-octagon晶格中量子磁性相变、Ruby晶格中量子磁性相变、各向异性三角晶格中量子相变以及结论与展望等章节。
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O469

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本文编号：1177042