两种声子模式耦合对Holstein极化子基态性质的影响

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极化子是电子与光频纵声子相互耦合系统的准粒子。电子在晶体中运动时,由于库仑相互作用将使周围的正、负离子产生相对位移,导致介质在电子周围的局域极化,电子将带着晶格极化一起运动,电子结合声子一起作为体系的载流子,即极化子。  分子晶体中Holstein极化子模型是小极化子理论中研究的最多的模型之一。现有的文献对此模型的研究多集中在电子与单一模式声子的耦合,虽然Kornilovitch对多种模式且有色散关系的声子给出了形式上的解,但由于其中涉及到大量的积分和求和导致其实际计算变得十分困难。寻找有效的数值计算方法成为解决电子与多模声子耦合问题的切实途径。  基于精确对角化的Lanczos算法对于单一模式Holstein极化子的性质已经给出了精度很高的可信的数值计算结果。在此基础上,我们进一步研究了两种模式的Holstein极化子的基态性质。  通过对单一模式和两种模式极化子基态能量的比较,我们得到:当极化子波矢增大到一定程度时,原来电子成份占主导的极化子由于选择性激发频率较低的声子,极化子在大波矢范围内的声子特征将成为主导成份。在波矢空间我们通过分别研究极化子的电声比重关联函数Zk和Nphk,进一步确认了影响极化子电声比重的临界波矢k0的意义。  在格点空间,对某一确定的波矢k,我们分别讨论了极化子引起晶格形变的关联函数x(i-j)和声子数分布函数γ(i-j)。当k<<k0时,极化子仅在电子附近范围内引起晶格畸变,且声子数分布主要集中在电子附近,说明极化子主要呈现电子特性;当k>>k0时,晶格畸变范围逐渐扩展到全空间,且频率最小的声子数的分布更分散,说明极化子的声子特性更显著。
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