掺杂近滕晶格的行列式量子蒙特卡罗方法研究

摘要

重费米子材料属于强关联电子体系，很多情况下表现出非常规超导的奇异性质。重费米子材料体现的许多奇异性质一直是人们争论的焦点，近年来越发受到人们的重视。本文采用二维的周期性Anderson模型模拟重费米子材料，运用行列式量子蒙特卡罗数值方法求解该模型的杂化过程和掺杂过程。得到的主要结论如下:
　　(1)给出了未掺杂近滕晶格的温度—杂化相图，随导带电子和局域f电子耦合强度V的增加，高温下为金属—近滕绝缘体相变，低温下为金属—反铁磁绝缘体—近滕绝缘体的相变，在反铁磁绝缘体区域导带电子和f电子表现为轨道选择的绝缘体形为。
　　(2)在反铁磁绝缘体区域和近滕绝缘体区域分别用近滕空穴替换掉单个f电子，杂化强度受杂质的干涉均表现为衰减的空间分布，导带电子的分布由反铁磁区域的震荡分布变为近滕绝缘体区域的衰减分布，前者的决定因素为导带电子之间的跃迁，后者的决定因素为杂质对导带电子的散射作用。
　　(3)近滕绝缘体区域的杂质在谱函数很宽的杂化能隙中引入了局域束缚态，局域束缚态在空间的权重由大到小排序为杂质处的导带电子、最近邻处的f电子、最近邻处的导带电子以及次近邻处的f电子。随杂质能级分别从正值方向和负值方向增加，局域束缚态均向能隙中心移动。
　　(4)杂质对导带电子、杂化强度、局域束缚态分布的干涉局限于最近邻处和次近邻处。
　　(5)在近滕绝缘体区域掺入多个杂质时，体系发生绝缘体到金属的相变过程，该相变为不连续的一级相变，相变点在30％左右，相变过程中体系的热力学性质始终连续变化，但输运性质将表现出突变。相变的机理为局域束缚态导致的逾渗过程。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 重费米子体系简介

1．1．1 重费米子的费米液体行为

1．1．2 重费米子的非费米液体行为

1．1．3 重费米子超导体

1．1．4 重费米子材料中的其他奇异性质

1．2 重费米子材料掺杂的研究

1．2．1 掺杂研究的关键问题

1．2．2 杂化密度波

1．3 掺杂导致的近滕绝缘体—金属相变

1．4 本文主要的研究内容和研究意义

2 周期性Anderson模型和行列式量子蒙特卡罗法

2．1 周期性Anderson模型

2．2 行列式量子蒙特卡罗法

2．3 DQMC的并行和时间复杂度

3 无掺杂近滕晶格的有限温相图

3．1 无掺杂近滕晶格的态密度和磁性性质

3．2 无掺杂近滕晶格的有限温相图

3．3 本章小结

4 近滕晶格中单个掺杂的局域扰动

4．1 单个掺杂对电子结构的局域干涉

4．1．1 导带电子和杂化强度的空间分布

4．1．2 与不同模型以及不同选取区域结果比较

4．1．3 对局域干涉现象的分析

4．1．4 杂质局域干涉的物理图像

4．2 单个掺杂对态密度的影响

4．2．1 局域束缚态的出现

4．2．2 局域束缚态的前期研究

4．2．3 局域束缚态的机理

4．2．4 局域束缚态的性质

4．3 本章小结

5 有限掺杂的金属—绝缘相变

5．1 相变过程

5．2 相变的热力学性质

5．3 本章小结

6 结论

参考文献

攻读学位期间主要的研究成果目录

致谢