Зонна структура Діракових матеріялів із Габбардовою взаємодією

І. М. Карнаухов, К. Г. Левчук

Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна

Отримано: 02.02.2022. Завантажити: PDF

Вивчено поведінку електронної рідини, визначеної на гексаґональній і трикутній ґратницях з Габбардовим відштовхуванням у випадку напівзаповненої зони. Показано, що у полі сильної взаємодії відбувається фазовий перехід Мотта–Габбарда, основною особливістю якого у стані ізолятора є подвоєння комірки ґратниці. У стані діелектрика з напівзаповненням ферміони з імпульсами $k$ і $k + \pi$ пов’язані через ефективне $\lambda$-поле. Щілина у спектрі квазичастинкових збуджень відкривається та відбувається фазовий перехід Мотта за критичного значення Габбардового відштовхування $U_{C}$ ($U_{C}$ = 3,904 та $U_{C}$ = 5,125 — це розрахункові значення для гексаґональної та трикутної ґратниць відповідно). Залежно від величини Габбардової взаємодії розраховано величину щілини у спектрі та енергію основного стану. Запропонований підхід універсальний, оскільки його можна реалізовувати незалежно від розмірности системи, типу і симетрії ґратниці.

Ключові слова: перехід Мотта, Габбардова взаємодія, гексаґональна і трикутна ґратниці, ізолятор, фазовий перехід.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v44/i05/0565.html

PACS: 25.75.Nq, 71.27.+a, 71.30.+h, 72.80.Ga, 81.30.Hd


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. Fakher F. Assaad and Igor F. Herbut, Phys. Rev. X, 3, Iss. 3, Article number: 0310102013 (2013). Crossref
  2. Z. Y. Meng, T. C. Lang, S. Wessel, F. F. Assaad, and A. Muramatsu, Nature (London), 464: 847 (2010). Crossref
  3. S. Sorella, Y. Otsuka, and S. Yunoki, Sci. Rep., 2, Article number: S. Sorella, Y. Otsuka, and S. Yunoki, Sci. Rep., 2, Article number: 992 (2012). Crossref
  4. S. Sorella and E. Tosatti, Europhys. Lett., 19, No. 8: 699 (1992). Crossref
  5. T. Paiva, R. T. Scalettar, W. Zheng, R. R. P. Singh, and J. Oitmaa, Phys. Rev. B, 72, Iss. 8: Article number: 085123 (2005). Crossref
  6. Igor F. Herbut and Masaki Oshikawa, Phys. Rev. Lett., 97, Article number: 146401 (2006). Crossref
  7. Lufeng Zhang, Chi Ma, and Tianxing Ma, Phys. Status Solidi, 15, Iss. 9, Article number: 2100287 (2021). Crossref
  8. S.-P. Shen, J.-C. Wu, J.-D. Song, X.-F. Sun, Y.-F. Yang, Y.-Sh. Chai, D.-Sh. Shang, Sh.-G. Wang, J. F. Scott, and Young Sun, Nat. Commun., 7, Article number: 10569 (2016). Crossref
  9. I. N. Karnaukhov, Ann. Phys., 433, Article number: 168308 (2020). Crossref
  10. I. N. Karnaukhov, Sci. Rep., 11, Article number: 5842 (2021). Crossref
  11. Ming-Huan Zeng, Tianxing Ma, and Y.-J. Wang, Phys. Rev. B, 105, 035155 (2022). Crossref
  12. D. P. Arovas, E. Berg, S. A. Kivelson, and S. Raghu, Annu. Rev. Condensed Matter Phys., 13, 239 (2022). Crossref
  13. I. N. Karnaukhov, Annals of Physics, 434, 168637 (2021). Crossref
  14. M. Cyrot, J. Phys. (Paris), 33, No. 1: 125 (1972). Crossref
  15. Kuang-Ting Chen and Yu-Ju Chiu, Spinless Fermions with Repulsive Interactions (Cambridge: MIT, 2010).
  16. T. Yoshioka, A. Koga, and N. Kawakami, Phys. Rev. Lett., 103, Article number: 036401 (2009). Crossref
  17. J. Kokalj and R. H. McKenzie, Phys. Rev. Lett., 110, Article number 206402 (2013). Crossref