SU(2) gauge theory of the Hubbard model: Emergence of an anomalous metallic phase near the Mott critical point
我们提出了一种可能的机制,在两个空间维度,即本地配对涨落频繁出现的异常金属相。引入对转子表象将裸电子分解为集体对激发和重整化电子,导出了哈伯德模型的SU(2)规范理论,作为U(1)规范理论\cite{Florens,LeeLee}的扩展版本,只允许局域密度涨落.由于我们的有效SU(2)规范理论允许两种集体玻色子分别对应于对激发和密度涨落,在自旋液体莫特绝缘体和U(1)规范理论的费米液体金属之间自然地出现了一个中间相\cite{Florens,LeeLee},其特征是密度涨落模软化为费米液体,但对激发模有间隙。我们发现,这个中间相被确定为一个异常的金属相,因为没有类电子准粒子,虽然它是金属。
2006-06-26 cond-mat.str-el
Anisotropy of Mott-Hubbard gap transitions due to spin and orbital ordering in LaVO3 and YVO3
本文研究了LaVO_{3}和YVO_{3}单晶的各向异性光谱,并结合反铁磁自旋序(SO)和轨道序(OO)进行了讨论。在2 eV附近观察到轨道相关的Mott-Hubbard能隙跃迁。由两个峰组成的跃迁表现出明显的各向异性和选择规则,反映了各自的SO和OO模式。各向异性跃迁的温度依赖性清楚地表明了SO/OO关联和序参量的演化。
2002-07-28 cond-mat.str-el
Slave-boson mean-field theory of spin- and orbital-ordered states in the degenerate Hubbard model
本文将平均场论中的从玻色子泛函方法推广到双简并哈伯德模型中的自旋和轨道有序态。在半满单立方模型中对反铁磁轨道有序态进行了数值计算。与Hartree-Fock近似相比,由于存在较大的轨道涨落,本理论的轨道阶数大大降低.从基态能量的比较,反铁磁轨道状态是不稳定的反铁磁自旋状态,虽然情况变得相反时,交换相互作用是{ \it负}。
2000-05-17 cond-mat.str-el
Symmetry breaking states in the half-filled two-orbital Hubbard model with crystalline electric field
利用动力学平均场论结合连续时间量子蒙特卡罗模拟研究了晶体电场作用下的半满双轨道哈伯德模型。我们系统地研究了轨道内和轨道间的库仑相互作用以及Hund耦合是如何实现对角和非对角有序态的。发现在哈伯德模型中,除了反铁磁有序态和激子态外,还存在反铁轨道有序态。反铁轨道有序态和激子态之间的竞争接近带绝缘状态的解决。
2018-11-09 cond-mat.str-el
Two-orbital Hubbard model vs spin $S=1$ Heisenberg model: studies on clusters
我们对双轨道哈伯德模型在四位团簇上进行了精确的数值计算。在大的在位耦合的限制下,该模型等价于自旋$S=1$海森堡模型。通过比较这两种模型的能谱,我们量化的相互作用参数的范围,海森堡模型令人满意地再现双轨道哈伯德模型。然后,我们研究了当我们在这个区域之外时,光谱是如何演变的,特别是当考虑到不同轨道之间电子的原子间跳跃的各种方式时,它是如何被修改的。最后,我们展示了这些修改如何影响比热对温度的依赖性。
2018-09-25 cond-mat.str-el
Orbital Order, Metal Insulator Transition, and Magnetoresistance-Effect in the two-orbital Hubbard model
利用动力学平均场论研究了温度和磁场对双轨道哈伯德模型的影响。我们重点讨论四分之一填充系统,这是一个特殊的点,在相图中,由于轨道简并。在这个特定的填充模型表现出两种不同的长程序机制,即轨道顺序和铁磁性。两者可以合作,但不依赖于彼此的存在,从而创建丰富的相图。特别地,在附近的相变的轨道有序的铁磁状态,我们观察到一个强大的磁阻效应。除了低温相变,我们还观察到一个顺磁绝缘和顺磁金属状态之间的交叉,增加洪德耦合在高温下。
2011-03-28 cond-mat.str-el
Heavy Quasi-Particle in the Two-Orbital Hubbard Model
本文研究了在靠近莫特绝缘体的金属相中,考虑Hund耦合的双轨道哈伯德模型。在动力学平均场论中,利用非交叉近似解决了有效杂质问题,计算了单粒子谱函数和光学电导率。对于接近四分之一填充的金属系统,Hubbard相互作用形成了重准粒子带,其有效质量对轨道分裂和Hund耦合不太敏感。相比之下,在轨道分裂的存在下,半填充附近的重准粒子带消失,但通过引入Hund耦合再次诱导,导致不同类型的重准粒子。
2001-06-11 cond-mat.str-el
Hidden Kondo lattice physics in single-orbital Hubbard models
本研究通过基变换将单轨道Hubbard模型映射为多轨道描述,揭示了在平带或范霍夫奇点系统中铁磁近藤晶格行为的涌现,并解释了非费米液体态与赝能隙的起源。
2024-10-18 cond-mat.str-el
A Quantum Monte Carlo Method and Its Applications to Multi-Orbital Hubbard Models
提出了一种多轨道哈伯德模型的辅助场量子蒙特卡罗(QMC)方法。我们的配方可以应用到一个哈密顿量,其中包括条款为现场库仑相互作用的内部和内部轨道,内部网站交换相互作用和轨道之间的能量差。基于我们的框架,我们指出了可能的方法来研究各种相变,如金属绝缘体,磁性和轨道有序无序转变没有负号的问题。作为应用,用投影QMC方法研究了一个两带模型,给出了该模型的基态性质。
1997-05-27 cond-mat.str-el
Ferromagnetism in a two-component Bose-Hubbard model with a synthetic spin-orbit coupling
利用密度矩阵重整化群方法研究了一维二分量Bose-哈伯德模型中的自旋轨道耦合效应。当自旋-轨道耦合项与跳跃动能相当且组元间相互作用小于组元内相互作用时,由于$Z_2$对称性的自发破缺,在莫特绝缘体相和超流相中均出现铁磁长程序.这一新的效应有望在目前实现的合成自旋轨道耦合实验中检测到。
2014-04-18 cond-mat.str-el
Slave-Boson Functional-Integral Approach to the Hubbard Model with Orbital Degeneracy
本文对具有任意轨道简并度$D$的哈伯德模型发展了一种从玻色子泛函积分方法。它的鞍点平均场论与单带哈伯德模型的Gutzwiller近似是等价的。将我们的理论应用于双简并($D = 2$)模型,并在顺磁态下对该模型进行了数值计算。讨论了交换相互作用对金属-绝缘体(MI)转变的影响。MI过渡的临界相互作用的轨道简并和电子占有率的函数解析计算。
1997-06-10 cond-mat.str-el
Mott transitions in two-orbital Hubbard systems
研究了双轨道Hubbard系统的Mott跃迁。应用动力学平均场论和自能泛函方法,讨论了巡游准粒子态在各带的稳定性。结果表明,单独的莫特转变发生在不同的库仑相互作用强度一般。另一方面,如果满足一些特殊的相互作用条件,自旋和轨道涨落在低温下同样增强,导致单一的Mott转变。在零温度和有限温度下得到的相图。我们还讨论了两个轨道之间的杂交的效果,诱导近藤样重费米子态的中间轨道选择莫特阶段。
2005-10-17 cond-mat.str-el
Variational Monte Carlo study of ferromagnetism in the two-orbital Hubbard model on a square lattice
为了理解轨道简并度对磁性的影响,特别是Hund规则耦合的影响,我们用变分Monte Carlo方法研究了正方晶格上的双轨道哈伯德模型。作为变分波函数,我们考虑了自旋和轨道交错有序态的Gutzwiller投影波函数。我们发现一个铁磁相与交错的轨道秩序周围的四分之一填充,即,电子数n=1,每个网站,和反铁磁相没有轨道秩序周围的半填充n=2。此外,我们还发现,在大的Hund规则耦合下,在一个宽的填充区域内,还存在另一个没有轨道序的铁磁相。这两个铁磁状态是金属除了四分之一填充。我们表明,轨道简并和强关联效应使铁磁态稳定。
2009-01-28 cond-mat.str-el
Long-range orders, spin- and orbital-freezing in the two-band Hubbard model
我们在动力学平均场论中求解轨道简并的双带哈伯德模型,并在分析相应晶格可磁化性的基础上,将不稳定性映射到不同的晶格破碎相。相图作为Hund耦合参数J的函数得到的模型与旋转不变的相互作用和伊辛型各向异性的模型。对于负J,在低温下出现轨道内自旋单重态超导相,而正常态性质的特征在于轨道冻结现象。这是最近发现的涨落矩诱导的s波自旋三重态超导在自旋冻结制度的多轨道模型与J>0的负J模拟。
2016-05-20 cond-mat.str-el
Stability of a metallic state in the two-orbital Hubbard model
将动力学平均场论与精确对角化方法相结合,研究了双轨道哈伯德模型中半充满态的电子关联。我们系统地研究了带内和带间库仑相互作用以及Hund耦合的相互作用如何影响金属-绝缘体转变。结果发现,如果带内和带间库仑相互作用几乎相等,费米液体状态是稳定的,由于轨道波动相当大的相互作用,而系统立即驱动到莫特绝缘相远离这个条件。各向同性和各向异性Hund耦合的影响也得到解决。
2002-06-06 cond-mat.str-el
Ferromagnetism and orbital order in the two-orbital Hubbard model
本文用变分蒙特卡罗方法研究了正方形晶格上双轨道哈伯德模型的自旋和轨道态,每个位点的电子数是1。作为变分波函数,我们考虑了交错自旋和/或轨道有序态的平均场型波函数的Gutzwiller投影波函数。然后,我们用蒙特卡罗方法计算了变分波函数的能量期望值,确定了基态。在强库仑相互作用区,基态为反铁轨道(AF-轨道)序的铁磁态。通过减小相互作用,我们发现无序态变成了基态。虽然我们也考虑了具有AF轨道序的顺磁态,即,纯轨道有序态和部分铁磁态(有和没有AF轨道有序),它们不会成为基态。
2008-11-05 cond-mat.str-el
Spin-Orbital Density Wave and a Mott Insulator in a Two-Orbital Hubbard Model on a Honeycomb Lattice
受扭曲双层石墨烯(TBG)中相关绝缘态发现的启发,我们研究了蜂窝晶格上双电子双轨道哈伯德模型.基于实空间密度矩阵重整化群(DMRG)模拟,我们发现了$U_c/t=2.5\sim3$周围的金属-绝缘体转变。在$U_c$附近,我们发现在公度波矢处有很强的自旋/轨道密度波起伏,伴随着较弱的非公度电荷密度波(CDW)起伏。自旋/轨道密度波动随系统尺寸的增加而增强,表明在二维极限下可能出现长程序。在更大的$U$,我们的计算表明,可能的自旋莫特绝缘体阶段没有自旋或轨道极化。我们的研究结果为扭曲双层石墨烯和其他多轨道蜂窝材料中的相关电子现象提供了新的见解。
2019-08-25 cond-mat.str-el
Thermopower of the Hubbard model: Effects of multiple orbitals and magnetic fields in the atomic limit
在原子极限下考虑了多轨道哈伯德模型描述的强关联体系,得到了化学势和热电势的精确表达式。我们表明,这些表达式减少到海克斯公式在适当的限制($k_BT \gg U$)和($k_BT \ll U$),并获得这些制度之间的完整的温度依赖性。我们还研究了通过塞曼项引入的磁场的影响,并观察到多轨道哈伯德模型的热功率显示尖峰作为磁场的函数在某些特定的字段值。这种效应在实验中可以观察到的材料与一个大的磁耦合。
2005-01-03 cond-mat.str-el
Phase competition in a one-dimensional three-orbital Hubbard-Holstein model
利用行列式量子蒙特卡罗方法研究了一维扩展晶格上三轨道Hubbard-Holstein模型中电子-声子(e-ph)和在位电子-电子(e-e)相互作用的相互作用.对于弱的e-e和e-ph相互作用,我们观察到一个轨道选择性莫特相(OSMP)和(多组分)电荷密度波(CDW)绝缘相之间的竞争,与中间金属相位于它们之间。对于大的e-e和e-ph耦合,OSMP和CDW相持续存在,而金属相发展短程轨道相关性,并成为绝缘时,e-e和e-ph相互作用都很大,但可比。我们的许多结论与之前对无限维双轨道Hubbard-Holstein模型的动力学平均场论研究[Phys. Rev. B 95,12112(R)(2017)]中得出的结论一致,表明多轨道Hubbard-Holstein模型中e-ph和e-e相互作用之间的竞争导致了丰富的物理,无论系统的维数如何。
2018-04-22 cond-mat.str-el
SU(2) gauge theory of the Hubbard model and application to the honeycomb lattice
基于最近对三角晶格Mott-Hubbard系统kappa-(BEDT-TTF)2Cu 2(CN)3的实验研究,我们发展了一种研究哈伯德模型中Mott跃迁附近的量子自旋液体绝缘体的一般形式.这种形式被称为SU(2)从转子表述,是海森堡模型的SU(2)规范理论到哈伯德模型的扩展。此外,我们提出了蜂窝晶格哈伯德模型(在半填充)作为一个候选人的自旋液体基态附近的莫特过渡,这是一个有吸引力的可能性,因为这个模型可以通过量子蒙特卡罗模拟没有符号的问题进行研究。在二分格上的哈伯德模型的赝自旋对称性在我们的分析中起着至关重要的作用,我们主要针对二分格的情况发展我们的形式主义。我们还勾画了一般哈伯德模型的发展。我们发展了一种平均场论并将其应用于蜂窝晶格.在Mott跃迁的绝缘侧,我们发现了一种SU(2)代数自旋液体(ASL),由无隙S = 1/2狄拉克费米子(自旋子)耦合到波动的SU(2)规范场来描述。我们建立了一个描述ASL相、导电半金属相以及它们之间Mott跃迁的低能有效理论。这种物理现象可以在数值模拟中通过同时存在大量的反铁磁和价键固体相关性来检测。我们的分析表明,无论是第三邻居电子跳跃,和/或pseudospin-breaking条款,如最近邻密度相互作用,可能有助于稳定自旋液相。
2007-06-09 cond-mat.str-el
Density matrix renormalization group study of a three-orbital Hubbard model with spin-orbit coupling in one dimension
利用密度矩阵重整化群方法研究了自旋轨道耦合对$(t_{2g})^{4}$扇区和一维三轨道哈伯德模型的影响.将Hund耦合固定到与一些多轨道材料兼容的鲁棒值,我们给出了零温度下Hubbard $U$和自旋轨道耦合$λ$的相图。我们的研究结果被证明是定性的相似,最近报道的使用动力学平均场理论在更高的维度,提供了一个强大的基础,近似多体技术。在许多结果中,我们观察到一个有趣的过渡从轨道选择性莫特阶段激子绝缘体与增加$λ$在中间$U$。在强$U$耦合极限,我们发现一个非磁性绝缘体的有效角动量$\langle(\textbf{J}^{eff})^{2}\rangle \ne 0$附近的激子相,顺利连接到$\langle(\textbf{J}^{eff})^{2}\rangle = 0$制度。我们还提供了一个准一维材料的列表中讨论的物理在本出版物中可以实现。
2017-07-13 cond-mat.str-el
Metal-insulator transition in half-filling two-orbital Hubbard model on triangular lattice
利用动力学平均场论(DMFT)研究了三角晶格上半填充双轨道哈伯德模型。态密度和光学电导率清楚地表明,当J=0、0.01 U、U/4和U/3时,在U $_{c}$、U $_{c}$ =18.2、16.8、6.12和5.85处发生了金属绝缘转变(MIT)。当J > 0时,电荷、自旋和轨道的双占据、局域平方矩和局域磁化率的连续性表明MIT是一级的,而当J=0时,半填充双轨道哈伯德模型的MIT是二级的.我们将MIT的一阶性质归因于具有有限Hund耦合J的系统的低对称性。
2008-08-27 cond-mat.str-el
Charge-spin-orbital dynamics of one-dimensional two-orbital Hubbard model
用含时密度矩阵重整化群方法研究了一维$e_{\rm g}$轨道简并哈伯德模型中电荷激发态的实时演化。考虑沿着$z$方向的链,电子在相邻的$3z^2-r^2$轨道之间跳跃,而$x^2-y^2$轨道是局域化的。对于电荷-激发态,在四分之一填充时,在基态中引入了一个holon-doublon对。初始时,在一个holon位上没有电子,而在一个doublon位上有一对电子占据$3z^2-r^2$轨道。随着时间的演化,holon的运动受最近邻跃迁控制,但电子对除了最近邻跃迁外,还可以通过对跃迁在$3z^2-r^2$轨道和$x^2-y^2$轨道之间转移.因此,由于多轨道系统特有的对跳跃,合子和双光子以不同的速度传播。
2011-01-11 cond-mat.str-el
J-freezing and Hund's rules in spin-orbit-coupled multiorbital Hubbard models
利用动力学平均场论结合连续时间量子蒙特卡罗方法研究了自旋轨道耦合三轨道哈伯德模型在任意填充情况下的相图.我们发现在非相对论多轨道哈伯德模型的金属相中发生的自旋冻结交叉在自旋轨道耦合的情况下可以推广到$\mathbf{J}$冻结交叉,与$\mathbf{J}=\mathbf{L}+\mathbf{S}$。在$\mathbf{J}$冻结制度的相关电子表现出非平凡的风味选择性和能量依赖性。此外,在靠近$n=2$和$n=4$的区域中,金属态彼此性质不同,这反映了原子Hund第三规则。最后,我们探讨了磁秩序的外观激子凝聚在$n=4$,并讨论了我们的结果与实际材料的相关性。
2017-02-24 cond-mat.str-el
Multiple insulating phases due to the interplay of strong correlations and lattice geometry in a single-orbital Hubbard model
我们报道了十个在单轨道哈伯德模型中的强关联作用下产生的基态,包括狄拉克金属、平带铁磁体、实空间Mott绝缘体、二聚体和三聚体Mott绝缘体以及自旋$1$莫特绝缘体。富相图产生于晶胞内的结构。因此,这种状态在更简单的晶格上是不存在的。我们认为,这种绝缘相是普遍的装饰晶格。这些都存在于许多材料中,在配位聚合物中很常见,为探索这种物理学提供了一个平台。
2021-03-01 cond-mat.str-el
Excitonic wave-packet evolution in a two-orbital Hubbard model chain: A real-time real-space study
受自旋轨道分离概念的实验发展的启发,我们利用双轨道哈伯德模型研究了激子波包的时空演化。激子是通过将电子从较低能量的半满轨道激发到较高能量的空轨道而产生的。利用含时密度矩阵重整化群方法,对所得到的激子波包进行了实时动力学计算。通过跟踪局域观测量的时间演化,我们发现了真实空间中电荷自旋和自旋轨道分离的明显证据。我们表明,轨道的速度可以通过改变轨道间的相互作用来调节。我们还提出了一个洞(在一个轨道)和激子(在两个轨道)在一维系统的动力学的比较研究。此外,我们分析了自旋翻转激发的激子的动力学,在那里我们观察到Hund相互作用引起的分数自旋子。
2021-09-08 cond-mat.str-el
Antiferromagnetically ordered Dirac semimetal in Hubbard model with spin-orbit coupling
本文利用Hartree-Fock平均场理论在Hubbard模型中研究了具有非简单空间对称性二维系统的磁有序Dirac半金属,定位了其相图稳定区域,并分析了边缘态及面内磁场诱导的Weyl半金属态。
2024-01-07 cond-mat.str-el
Mott insulating state in a quarter-filled two-orbital Hubbard chain with different bandwidths
研究了一维两带哈伯德模型在不同带宽下的基态性质。应用密度矩阵重整化群方法计算了平均电子占据数$n$与化学势$μ$的关系。在四分之一和二分之一填充时,“电荷平台”出现在$n$图中,其中$dμ/dn$发散并且实现Mott绝缘状态。为了了解四分之一电荷平台中的轨道极化是如何发展的,我们应用了来自四分之一填充时强耦合极限的二阶微扰理论。所得的Kugel-Khomskii自旋轨道模型包括耦合到轨道伪自旋的$magnetic$场。这个场起源于两个带宽之间的差异,并导致有限的轨道赝自旋磁化。
2008-10-14 cond-mat.str-el
Sign-Free Determinant Quantum Monte Carlo Study of Excitonic Density Orders in a Two-Orbital Hubbard-Kanamori Model
虽然多轨道系统中的激子不稳定性最近已经在各种过渡金属化合物中受到审查,但理解这些不稳定性从强电子相互作用中出现仍然是一个挑战。在这里,我们提出了一个无符号问题的行列式量子Monte Carlo研究激子密度订单在半满双轨道Hubbard-Kanamori模型与破缺轨道简并,这占了过渡金属化合物中的作用的洪德耦合。对于强倒置(负)洪德的交换,我们发现的激子密度秩序的出现,与反铁轨道秩序和$\mathbf{Q} = (π,π)$激子密度秩序之间的竞争作为轨道分裂和洪德的耦合的函数的数值证据。虽然反向洪德耦合稳定自旋单线态激子密度相弱轨道分裂,积极洪德耦合有利于自旋三线态激子密度相。
2021-12-09 cond-mat.str-el
Effective Hamiltonian of Three-orbital Hubbard Model on Pyrochlore Lattice: Application to LiV_2O_4
研究了钒尖晶石LiV_2O_4中的重费米子行为。本文从烧绿石晶格上的三轨道哈伯德模型出发,用实空间重整化群方法导出了它的低能有效哈密顿量。rochlore晶格中一个重要的四面体构型具有三重轨道简并度和自旋S=1,相应地,有效哈密顿量具有Kugel-Khomskii型的自旋和轨道交换相互作用以及相关的电子跳跃。通过对有效哈密顿量的分析,我们发现铁磁双交换过程与反铁磁超交换过程相互竞争,各种自旋和轨道交换过程相互竞争。这些结果表明,在很低的温度下,自旋和轨道空间不存在相变,并且在低能区存在较大的涨落,这是理解LiV_2O_4中重费米子行为的关键问题.
2008-08-24 cond-mat.str-el
Novel Block Excitonic Condensate at $n=3.5$ in a Spin-Orbit Coupled $t_{2g}$ Multiorbital Hubbard Model
最近的理论研究预测了电子密度为$n=4$的$t_{2g}^4$自旋轨道耦合三轨道Hubbard模型中动量为$q$ = $π$的自旋轨道激子的凝聚。与此同时,涉及铱离子的非整数价态的铱酸盐的实验开始引起相当大的关注。在本出版物中,使用密度矩阵重整化群技术,我们提出了一个新的激子凝聚体在$n=3.5$在一维哈伯德模型与退化的$t_{2g}$部门的存在下,在自旋轨道耦合的证据。在中间哈伯德$U$和自旋轨道$λ$耦合,我们发现了一个激子凝聚体在意想不到的动量$q$ = $π/2$涉及$j_{\textrm{eff}}=3/2,m=\pm1/2$和$j_{\textrm{eff}}=1/2,m=\pm1/2$带的三重态通道,共存的也意想不到的块磁秩序。我们还提出了整个$λ$与$U$相图,在一个固定的和强大的Hund耦合。有趣的是,这种新的“块激子相”是存在的,即使在大值的$λ$,不像$n=4$激子相之前讨论。我们的计算研究有助于理解和预测可能的磁性相的材料与$d^{3.5}$价和强大的自旋轨道耦合。
2019-01-17 cond-mat.str-el
In-gap band in the one-dimensional two-orbital Kanamori-Hubbard model with inter-orbital Coulomb interaction
本文采用基于密度矩阵重整化群的数值方法,研究了一维简并双轨道Kanamori哈伯德模型(KHM)在零温下的电子光谱性质.虽然该系统是莫特绝缘的半填充的情况下,预期的相互作用的一维系统,我们发现有趣的和丰富的结构中的单粒子态密度(DOS)的空穴掺杂系统。特别地,我们发现了随着轨道间库仑相互作用$V$的增加,从上Hubbard带(UHB)被拉低到较低能量的带隙态的存在。我们分析了DOS的组成,通过投影到不同的本地激发,我们观察到,对于大掺杂,这些在间隙激发主要是由轨道间的holon-doublon(HD)状态和它们的能量大约遵循HD状态的原子极限。我们观察到,Hund相互作用$J$增加了带隙的宽度,从哈密顿量的两个粒子的波动预期。对于这个扩展的一维模型,在Hubbard带之间的间隙内观察到有限的态密度表明,这些系统呈现出丰富的激发光谱,这可以帮助我们理解多轨道化合物背后的微观物理。
2021-12-09 cond-mat.str-el
Competing phases and orbital-selective behaviors in the two-orbital Hubbard-Holstein model
利用动力学平均场论研究了双轨道Hubbard-Holstein模型中半充满时电子-电子(e-e)和电子-声子(e-ph)相互作用.我们发现,e-ph相互作用,即使在弱耦合,强烈修改该模型的相图,并介绍了一个轨道选择性Peierls绝缘相(OSPI),这是类似于广泛研究的轨道选择性莫特相(OSMP)。在小的e-e和e-ph耦合,我们发现OSMP和OSPI之间的竞争,而在大的耦合,Mott和电荷密度波(CDW)绝缘相之间发生竞争。我们进一步证明,洪德耦合的影响OSPI转变,通过降低与CDW的能量。我们的研究结果明确表明,在多轨道系统中,当忽略电子-ph相互作用时,必须谨慎,在多轨道系统中,多个电子相互作用产生的状态很容易受到微扰相互作用的影响。
2017-03-23 cond-mat.str-el
Alleviating the Sign Problem in Quantum Monte Carlo Simulations of Spin-Orbit-Coupled Multi-Orbital Hubbard Models
针对自旋轨道耦合多轨道哈伯德模型的动态平均场理论(DMFT)方程的连续时间量子蒙特卡罗(CTQMC)模拟中的符号问题,提出了一种解决方法.我们首先确定的旋转不变的Hund耦合项的组合存在于相对论的基础上,导致一个严重的符号问题。利用CTQMC中的平均符号取决于单粒子基的选择这一事实,我们提出了一种键-反键基$V_{j3/2\mathrm{BA}}$,它与广泛使用的相对论基相比,对大多数参数集的研究显示出改进的平均符号。然后,我们通过引入一个随机优化算法,利用单粒子基地的空间,并表明,$V_{j3/2\mathrm{BA}}$是非常接近最优的参数空间内的调查。我们的研究结果使更有效的DMFT模拟材料与强自旋轨道耦合。
2020-01-18 cond-mat.str-el
Spin-orbit coupling induced orbital entanglement in a three-band Hubbard model
本文利用广义 Hartree-Fock 近似研究了方格三带 Hubbard 模型中自旋-轨道耦合对基态的影响,发现了由交换通道竞争或自旋-轨道耦合诱导的额外轨道纠缠相,并指出 Sr$_2$VO$_4$ 位于轨道纠缠态与常规反铁磁铁轨态的相边界附近。
2024-09-27 cond-mat.str-el
The evolution of magnetic structure driven by a synthetic spin-orbit coupling in two-component Bose-Hubbard model
在一维二分量Bose-哈伯德模型中研究了合成自旋轨道耦合驱动下磁结构的演化。除了莫特绝缘体-超流体转变之外,我们还发现在莫特绝缘体相中,通过增加自旋-轨道耦合的强度,从有间隙的铁磁相转变为无间隙的手征相。进一步增加自旋-轨道耦合驱动从无带隙手性相到带隙反铁磁相的转变。这些磁性结构在超流体阶段持续存在。特别是,在手征莫特绝缘体和手征超流相中,观察到的特征关联函数的不变性。这些非常规的莫特绝缘体相和超流相显示了动能和自旋轨道耦合之间的竞争所产生的新效应。
2014-03-25 cond-mat.str-el
Multipolar ordering in the three-orbital Hubbard model
利用Hartree-Fock近似研究了三轨道t2 g哈伯德模型的基态相图.首先,从理论上推导出了一套完整的多极序参量的t2 g模型的有效总角动量定义。这些序参量可以区分jeff = 1/2和jeff = 3/2流形之间的非对角序。其次,通过广泛的Hartree-Fock计算,绘制了基态相图在(1)现场库仑排斥U,(2)自旋轨道耦合(SOC),(3)电子数的空间。我们发现了各种具有jeff-对角和jeff-非对角多极阶的非平凡量子相位。最后,我们讨论了使用数值代价更高的方法,如动力学平均场论进行进一步的研究。
2021-08-03 cond-mat.str-el
Theoretical study of insulating mechanism in multi-orbital Hubbard models with a large spin-orbit coupling: Slater versus Mott scenario in Sr$_2$IrO$_4$
为了研究5-$d$过渡金属氧化物Sr $_2$ IrO $_4$的绝缘机制,我们研究了正方晶格上具有大自旋轨道耦合的三轨道哈伯德模型的基态性质.利用变分Monte Carlo方法,我们发现,随着库仑相互作用的增加,出现在每个位置一个空穴的基态相图中的绝缘态从弱关联到强关联的反铁磁(AF)态变化。这种交叉的特征在于AF绝缘状态的不同能量增益机制,即,从相互作用能驱动的Slater型绝缘体到带能驱动的Mott型绝缘体,其中库仑相互作用增加。我们的计算表明,Sr $_2$ IrO $_4$是一个“适度相关”AF绝缘体位于Slater型和Mott型绝缘体之间的中间耦合区。
2014-04-15 cond-mat.str-el
Emergent low-energy bound states in the two-orbital Hubbard model
相关材料中不同轨道电子之间的排斥库仑相互作用可以产生束缚准粒子态。本文采用改进的动力学平均场论数值方法,研究了具有轨道内(间)相互作用$U$($U_{12}$)和不同带宽的非杂化双轨道哈伯德模型,得到了零温下实能轴上的可靠谱.我们发现,在费米能在一个频带的有限的状态密度与出现定义良好的准粒子态在激发能$Δ=U-U_{12}$在其他带。这些激发是带间的holon-doublon束缚态。在对称点$U=U_{12}$处,准粒子峰位于费米能级处,从而导致了同时且连续的莫特跃迁,解决了长期存在的争议。
2017-10-24 cond-mat.str-el
U(1) symmetry of the spin-orbit coupled Hubbard model on the Kagome lattice
研究了Kagome晶格上具有一般自旋轨道耦合的单带哈伯德模型的对称性。我们证明了Hubbard哈密顿量中存在整体U(1)自旋旋转对称性,这是由于以位为中心的反转对称性。因此,相应的自旋哈密顿量具有SO(2)自旋旋转对称性,这可以通过非微扰地包含SOC来捕获。我们得到的任意SOC的精确经典基态,是由与SOC相关的SU(2)通量通过组成三角形控制的。基态打破了SO(2)对称性,相应的Berezinsky-Kosterlitz-N-S跃迁温度由SU(2)通过三角形的通量决定,我们用有限温度经典蒙特卡罗模拟证实了这一点.
2015-10-29 cond-mat.str-el
Magnetic groundstates in a correlated two orbital Hubbard model
本文在动力学平均场论的框架下研究了双轨道哈伯德模型的轨道序和磁序。该模型描述了在某些过渡金属化合物中可以发现的部分填充的$e_g$带的低能物理。该模型显示反铁磁以及铁磁相。为了稳定铁磁性,我们发现洪德耦合是特别重要的。四分之一填充表示相图中非常特殊的情况,其中涉及自旋、电荷和轨道自由度的耦合。正是在四分之一填充,我们发现一个金属绝缘体过渡(MIT)之间的两个几乎完全极化的铁磁状态。这种MIT可以通过改变局部相互作用强度来调节,并且在零温度下似乎是一级转变。除了这些铁磁状态,我们也能够稳定反铁磁和电荷有序相在四分之一填充,这取决于相互作用参数。
2009-12-21 cond-mat.str-el
Supersymmetric Hubbard Operators
我们开发了一个超对称表示的哈伯德运营商,统一的奴隶玻色子和奴隶费米子表示成一个单一的$U (1)\times SU (1| 1)$规范理论,一组具有更大的对称性比两个$U (1)$规范群的产品。Hubbard算符的这些表示可以用来将多电子原子中的强Hund相互作用作为约束。我们展示了如何将这种方法与$SP (N)$组相结合,以产生局部超对称大N制定的$t-J$模型。
2000-11-08 cond-mat.str-el
Entropy and electronic orders of the three-orbital Hubbard model with antiferromagnetic Hund coupling
多轨道Hubbard系统中的反铁磁Hund耦合导致轨道冻结和相关的超导不稳定性,以及在奇数轨道的情况下的独特的复合订单。虽然半满三轨道模型的富相图最近已被详细探讨,掺杂系统的性质仍有待澄清。在这里,我们通过计算半填充模型的熵来补充以前的研究,该模型表现出轨道冻结区域的增加和复合有序相的抑制。掺杂相关相图表明,复合有序态可以稳定在掺杂的莫特制度,如果传统的电子秩序被抑制的挫折。虽然反铁轨道序占主导地位的填充范围$2\lesssim n \le 3$,和铁轨道序的强相互作用区域的$1\lesssim n < 2$,我们发现一个非常高的$T_c$周围$n=1.5$(四分之一填充)的超导性。在掺杂体系中,轨道冻结交叉与超导电性之间也存在着密切的联系。
2020-07-09 cond-mat.str-el
Phase diagram of a generalized Hubbard model applied to orbital order in manganites
本文在Hartree-Fock近似下研究了锰氧化物二维广义哈伯德模型的磁相图。在该模型中,跳变矩阵包括各向异性对角跳变矩阵元素以及非对角元素。反铁磁(AF),铁磁(F),倾斜(C)和顺磁(P)状态作为可能的相包括在分析中。发现在远离半填充的情况下,只可能存在倾斜态和F态,而不可能出现通常哈伯德模型所能达到的AF态和P态。这是因为由于广义模型的跳跃矩阵,F阶已经发展为就地排斥U = 0。当应用于锰氧化物时,轨道度由赝自旋描述。因此,我们获得的“磁”相图物理上描述了轨道序如何随着$U$和锰氧化物的掺杂而变化。我们的部分结果与其他数值计算和一些实验是一致的。
2000-09-29 cond-mat.str-el
Spin, charge, and orbital correlations in the one-dimensional t2g-orbital Hubbard model
利用密度矩阵重整化群和Lanczos方法,给出了一维t2 g轨道哈伯德模型的零温相图.重点是给出的情况下,电子密度n=5对应于每个网站的5个电子,一些钴基化合物的相关性。然而,也研究了电子密度在n=3和6之间的其他几种情况。在n=5时,我们的研究结果表明,一个顺磁(PM)绝缘体相和一个全极化铁磁(FM)状态之间的一阶跃迁,通过调谐洪德耦合。结果还表明,从n=5 PM绝缘体相的过渡到金属制度,通过改变电子密度,无论是通过空穴或电子掺杂。在FM和PM状态的自旋,电荷和轨道关联函数的行为也在文中描述和讨论。这两个状态变化参数的鲁棒性表明,它们在更现实的高维系统中也可能具有相关性。
2005-07-20 cond-mat.str-el
Equivalence of Rashba-Hubbard and Hubbard chains
我们回顾了U(1)规范对称性使具有Rashba型自旋轨道耦合的一维Hubbard链映射到重整化Hubbard哈密顿量的事实。映射的存在有重要的后果ARPES实验的解释一维链Rashba自旋轨道耦合,可以利用检查映射的适用性。我们展示了映射的数值应用,并考虑玻色子化以及海森堡极限的哈伯德模型的影响。此外,我们指出了各种广义哈伯德模型的后果。
2014-07-15 cond-mat.str-el
Generic gauge fields in the Hubbard model: emergence of pairing interaction
将自旋旋转不变的SU(2)方法推广到哈伯德模型,使之能包含电荷自由度。利用U(1)和SU(2)规范变换,将电荷和自旋对原电子算符的贡献因子化为突现规范场。结果表明,这些领域发挥类似的作用,声子在BCS理论:它们提供了“胶水”的费米子配对。通过对规范玻色子的追踪,建立了成对态的形式,并阐明了反铁磁关联的作用。
2006-05-05 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Orbital liquid in ferromagnetic manganites: The orbital Hubbard model for $e_g$ electrons
我们分析了具有两种轨道风味的轨道哈伯德模型的对称性和基态,描述了立方晶格上部分填充的自旋极化$e_g$带,如铁磁锰氧化物。我们证明了负责$x^2-y^2$和$3z^2-r^2$轨道之间跃迁的非对角跳跃,以及轨道空间中SU(2)不变性的缺乏,具有重要的意义。发现超交换对所有轨道有序态都有贡献,Nagaoka定理不适用,并且与自旋情况相比,动能大大增强。因此,在Hartree-Fock近似(HFA)下,轨道有序态更难稳定,并且均匀铁轨道极化和反铁轨道不稳定性的起始点是相似的,与自旋情形不同.接下来,我们制定一个立方(规范)不变的奴隶玻色子的方法使用复杂的系数轨道。在平均场近似下,它导致了动能的重整化,并为无序态的基态能量提供了一个可靠的估计。使用这种方法,发现HFA在大库仑排斥$U\to\infty$的状态下定性地失败-轨道顺序是不稳定的,而是在任何电子填充下实现具有无序轨道的强相关轨道液体。
2007-06-12 cond-mat.str-el
Metal-insulator transition in three-band Hubbard model with strong spin-orbit interaction
最近的研究表明,自旋轨道耦合和电子关联在$5d$过渡金属氧化物中起着非常重要的作用。采用广义Gutzwiller变分法和动力学平均场论,以杂化展开连续时间量子MonteCarlo方法为杂质求解器,系统地研究了包含部分填充$5d$材料$t_{2g}$子壳层基本物理的、具有完全Hund规则耦合和自旋轨道相互作用项的三带哈伯德模型.该模型的相图显示出三个不同的相区,分别为金属相区、带状绝缘体相区和莫特绝缘体相区。我们发现自旋-轨道耦合项的存在将大大增强莫特绝缘体相的趋势。进一步研究了电子-电子相互作用对金属相自旋轨道耦合有效强度的影响。我们得出的结论是,即使在中间耦合区,电子相关效应对有效自旋轨道耦合的影响也远远超出平均场处理的范围。
2012-11-09 cond-mat.str-el
Sign Structure, Electron Fractionalization, and Emergent Gauge Description of the Hubbard Model
费米符号结构对朗道费米液体起着至关重要的作用。在这项工作中,我们确定了确切的符号结构的二分哈伯德模型在任意强度的现场库仑排斥$U$。这种一般的符号结构自然地再现了小$U$极限下的传统费米子符号和大$U$极限下的$t$模型的相弦符号。我们专注于半填充的情况下,作为一个例子来说明为什么这样一个通用的符号结构是重要的,以了解从弱相关的费米液体制度的过渡到强相关的莫特制度。特别是,我们表明,电子分馏计划与紧急部分子和相互陈-西蒙斯规范场提供了一个合适的框架,以准确地处理奇异的符号结构在二维空间。提出了一种结合符号结构和特定电子分数化的半填充基态分析方法。
2014-09-27 cond-mat.str-el
Artificial gauge fields for the Bose-Hubbard model on a checkerboard superlattice and extended Bose-Hubbard model
研究了人工规范场对二维棋盘格超晶格上玻色-哈伯德模型基态相的影响,包括超流相和Mott绝缘体及交替莫特绝缘体.首先,我们讨论了单粒子Hofstadter问题,并表明棋盘超晶格的存在下,产生了一个磁通量无关的能隙的激发光谱。然后,我们考虑了多粒子问题,推导了超流-Mott和超流-交替-莫特绝缘体相变边界的平均场解析表达式。最后,由于棋盘格超晶格上的Bose-哈伯德模型的相图在许多方面与扩展的Bose-哈伯德模型的相图相似,我们讨论了磁场对后者模型的影响,并导出了超流-绝缘体相变边界的平均场解析表达式。
2012-01-23 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Electrical conductivity in the Hubbard model: orbital effects of magnetic field
在哈伯德模型中计算电导率是一项具有挑战性的工作。近年来,在这方面取得了很大进展,在某些制度下,数值精确的解决方案现在是可能的。本文讨论了在垂直磁场作用下正方格子哈伯德模型电导率的计算,着重讨论了轨道效应。我们提出了相关的形式主义在所有的细节和充分的一般性,然后讨论的动力学平均场论(DMFT)的水平上出现的简化。我们证明了Kubo泡保持规范和平移不变性,并且在DMFT中,顶点校正与磁场无关。我们提出的DMFT结果的光谱函数和纵向和霍尔电导率在几个制度的参数。我们彻底分析了纵向电导率的量子振荡,并确定了一个高频振荡分量,作为散射和温度的综合效应,符合最近的实验观察莫尔系统。
2021-08-13 cond-mat.str-el
Orbital selective crossover and Mott transitions in an asymmetric Hubbard model of cold atoms in optical lattices
本文研究了半充满时的非对称哈伯德模型作为描述光晶格中两种相互排斥作用的费米子冷原子物理的一般模型。利用动态平均场论得到了该模型的顺磁相图随温度、相互作用强度和跳跃不对称性的变化关系。一个莫特过渡区域的两个共存的解决方案被发现为所有非零值的跳跃不对称性。在低温下,金属相是重费米液体,定性地类似于对称哈伯德模型的费米液体状态。在相干温度以上,发生轨道选择性交叉,其中一种费米子物质有效地局部化,并且所产生的坏金属状态类似于Falicov-Kimball模型的非费米液体状态。我们计算了冷原子系统的双占据、比热和熵等观测量,并描述了它们在不同阶段的行为。
2012-01-10 cond-mat.str-el
Orbital-selective thermalization plateau in the mass imbalanced Hubbard model
利用含时非平衡动力学平均场论,结合弱耦合非平衡场连续时间量子Monte Carlo方法,研究了质量不平衡单带哈伯德模型在库仑相互作用从非相互作用极限到有限正值猝灭后的热化行为.相比之下,当我们模型中的库仑相互作用在平衡条件下增加时,自旋向上和自旋向下的电子(质量不平衡)的准粒子重量同时接近零,表明不存在轨道选择性莫特跃迁。我们的非平衡研究表明,存在一个时间窗口,在那里发生轨道选择性动力学相变。动力学相变的特征是能量(动力学和库仑相互作用)的弛豫行为和自旋分辨动量相关的占领。为了与可能的实验联系起来,我们计算了自旋分辨的两次光学电导率,这证实了轨道选择性热化平台。我们发现轨道选择性动力学相变的时间窗口随着质量不平衡的增加而增加。
2017-10-25 cond-mat.str-el