动态哈伯德模型的数值研究

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本文运用数值精确对角化方法(ED)和约束路径蒙特卡罗方法(CPMC)研究了三带和单带动态哈伯德模型的超导电性。动态哈伯德模型由J.E. Hirsch首先提出,该模型考虑了晶格中电子普遍存在的一种效应:由于电子间的在位库仑排斥作用,发生双占据的电子轨道产生轨道拓宽,从而导致哈伯德模型中的哈伯德U将会有所降低,并不再是一个常数。这种动态效应可以通过引入赝自旋来加以描述。本文详细讨论了赝自旋耦合单带和三带哈伯德模型的扩展CPMC算法,并分析了处理动态哈伯德模型时CPMC的误差。对于单带模型,通过与ED计算所得小晶格尺寸体系的动能和Cu原子磁矩进行对比,我们发现CPMC很好地反映出动能的变化趋势,大致反映出Cu原子磁矩的变化趋势。对于三带模型,当电荷转移能较大时,CPMC和ED计算结果的相对误差较大;而当电荷转移能较小时,二者吻合的很好。为了得到可靠的结果,在运用CPMC计算大尺寸体系时,本文将选用较小的电荷转移能。在三带动态哈伯德模型中,数值精确对角化的结果表明赝自旋明显抑制了空穴束缚能,这种抑制作用来源于赝自旋对空穴束缚能的势能和赝自旋能分量的抑制作用要明显大于其对动能分量的增强效应。同时,我们发现费米能附近的准粒子权重随赝自旋-空穴耦合强度的增强明显减弱。与数值精确对角化所得的结果一致,CPMC的计算结果表明d波配对关联函数的长程部分受到赝自旋的明显抑制作用。上述两种数值计算方法的结果表明在三带动态哈伯德模型中,由同一格点的电子排斥作用所引起的动态效应不利于形成d波超导。在单带动态哈伯德模型中,我们运用数值精确对角化方法计算了空穴束缚能和单粒子谱函数,计算结果与三带模型中所得结果表现出相同的变化趋势,即赝自旋-电子耦合抑制了空穴束缚能并降低了准粒子权重。ED结果说明赝自旋将对超导起抑制作用。但是,CPMC的结果却表明赝自旋增强了d波配对关联函数的长程部分。两种数值方法得到了近乎矛盾的结果,如何解决这一问题将是我们进一步研究的一个方向。
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