Rigorous asymptotic study of the screened electrostatic potential in a thin dielectric slab
屏蔽库仑势对薄介质平板中激子的结合能起着至关重要的作用。当平板的厚度与激子的玻尔半径相比很小时，研究了这种势的渐近行为。给出了正则化的表达式，导出了精确的有效二维势。这些表达式对于二维或准二维材料中激子结合能的计算是有用的。
2019-02-04 cond-mat.mes-hall
Effect of electron-phonon coupling on energy and density of states renormalizations of dynamically screened graphene
电子屏蔽强烈地重整化了石墨烯中狄拉克交叉附近发生的线性带。单个裸狄拉克穿越被分裂成两个单独的类狄拉克点，它们在能量上分离，但相对于K点的动量仍然为零。由于等离子体的形成，在它们之间会出现类似金刚石的结构。在这项工作中，我们探讨了电子-电子和电子-声子耦合的重整化能量色散，光谱函数和电子态密度的综合影响。我们发现，不同的签名的等离子体结构是可观察到的状态与分裂狄拉克点呈现自己作为最小的能量与二次依赖于这样的点的密度。通过研究费米能级附近的态密度和重正化色散的斜率，我们说明了如何可以分离$k$依赖和$ω$依赖的重正化，并建议如何这可能允许隔离的重正化由于电子-声子相互作用的电子-电子相互作用。
2011-10-11 cond-mat.mes-hall
Dynamical polarizability, screening, and plasmons in one, two, and three dimensional massive Dirac systems
我们研究了一组带电的大质量狄拉克粒子的密度-密度响应函数，并给出了一维、二维和三维动态极化函数的解析表达式。极化函数，然后用来找到的等离子体激元模式的色散，和静电屏蔽的库仑相互作用内的随机相位近似。我们发现，对于有质量的Dirac系统，振荡屏蔽势在一维、二维和三维分别衰减为$r^{-1}$、$r^{-2}$和$r^{-3}$.而对于无质量Dirac系统，一维不存在静电屏蔽和Friedel振荡，二维和三维屏蔽势分别衰减为$r^{-3}$和$r^{-4}$.我们对极化函数的分析结果将有助于在不同的实验系统中探索有质量和无质量狄拉克材料的物理性质。
2017-02-27 cond-mat.mes-hall
Scattering theory and ground-state energy of Dirac fermions in graphene with two Coulomb impurities
我们研究了含两个库仑杂质的带隙石墨烯单层中狄拉克费米子的物理性质。对于杂质电荷相等的情况，我们用原子轨道线性组合（LCAO）方法讨论了基态能量。对于库仑中心的相反电荷，在大距离处产生电偶极子势。我们提供了相应的低能量散射问题的非微扰分析。
2014-06-22 cond-mat.mes-hall
Understanding the Missing Fractional Quantum Hall States in ZnO
我们分析了库仑相互作用强度对ZnO异质界面二维电子气中偶、奇分母分数量子霍尔效应的影响。在该系统中，朗道能级间隙比常规GaAs系统中的朗道能级间隙小得多。即使在非常高的磁场中，库仑相互作用与朗道能级隙相比也非常大。因此，我们考虑的影响，更高的朗道水平考虑屏蔽库仑势的随机相位近似。有趣的是，我们的精确对角化研究的集体模式与此屏蔽的潜力成功地解释了最近的实验，偶数和奇数分母分数量子霍尔效应，特别是，出乎意料的5/2状态的缺席和9/2状态的ZnO的存在。
2015-12-17 cond-mat.mes-hall
Screened Coulomb interactions of general macroions with nonzero particle volume
一个半解析的方法来计算刚性任意形状的宏离子与非零粒子体积，有效的线性屏蔽理论和平均场近似的有效对电位。这个框架的基本成分是一个映射的粒子到一个奇异的电荷分布与可调的有效电荷和形状参数确定的粒子表面静电势。对于带电球体，该方法再现了著名的Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek（DLVO）势。更复杂的情况下，如环面，三轴椭球体，和添加剂环面球混合物的方法的进一步的示例性基准，导致精确的封闭形式的积分表达式的所有粒子的分离和取向。研究结果是相关的确定宏离子的相行为与实验和模拟各种粒子形状。
2020-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Long-range Coulomb interaction effects on the surface Dirac electron system of a three-dimensional topological insulator
三维拓扑绝缘体的表面态形成二维无质量狄拉克电子系统。在狄拉克电子系统中，由于费米能级处的态密度很小，库仑相互作用没有被屏蔽，因此长程库仑相互作用（LRCI）起着至关重要的作用。本文利用Wilson重整化群研究了在LRCI存在下具有化学势$μ=0$的表面态。我们首先检验了表面狄拉克系统中的费米速度增强，这也发生在通常的狄拉克电子系统中。表面Dirac系统最显著的特征是Dirac哈密顿量不包含赝自旋而是包含实自旋泡利矩阵。由于这一特征，我们发现g因子增强，这是表面狄拉克系统的一个独特性质。我们还研究了自旋磁化率的显式形式，发现自旋磁化率在LRCI的存在下得到了增强。
2014-12-02 cond-mat.mes-hall
Plasmons and Coulomb drag in Dirac/Schroedinger hybrid electron systems
我们发现，当石墨烯片被放置在半导体的表面上，在接近的2DEG的普通二维电子气（2DEG）托管在GaAs异质结构的等离子体激元光谱显着修改。大质量电子和无质量狄拉克费米子之间的长程库仑相互作用导致了一组新的光学和声学子带内等离子体。在这里，我们计算这些耦合模式的随机相位近似内的色散，在长波长的限制，揭示他们的依赖狄拉克速度和狄拉克费米子密度提供解析表达式。我们还评估了电阻率在库仑阻力运输设置。这些狄拉克/薛定谔混合电子系统在实验上是可行的，并在两个空间维度的电子-电子相互作用效应的基础研究开辟了新的研究机会。
2012-06-18 cond-mat.mes-hall
Energy levels of screened charged impurity in gapped graphene under magnetic field
Department of Physics and Computer Science, Medgar Evers College of City University of New York（纽约市立大学梅加·伊弗斯学院物理与计算机科学系）；Bogolyubov Institute for Theoretical Physics（博戈留博夫理论物理研究所）
本文采用WKB方法，研究磁场下带隙石墨烯中电荷杂质对朗道能级的修正，分析金属栅极导致的库仑势屏蔽效应，发现样品与栅极距离小于50 nm时能级有显著依赖关系。
2026-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamical polarization, plasmon model, and the Friedel oscillation of the screened potential in doped Dirac and Weyl system
讨论了低能紧束缚模型中二维Dirac和三维Weyl（带隙）系统的动力学极化、等离子体色散、弛豫时间和屏蔽势的Friedel振荡.在不同的维度上，得到了费米波矢、费米波矢和纵向电导率等结果。本文详细讨论了短、长程库仑相互作用下的屏蔽特性，以及二维、三维情况下的纵向电导率。在光学极限下，二维系统和三维系统的纵向电导率是不同的。密度依赖性（包括载流子密度和杂质浓度）的费米波矢量，直流电导率，和弛豫时间进行了讨论。特别地，对于掺杂的Weyl系统，由于电磁响应的手征异常起源的泵浦载流子密度由节间弛豫时间控制，这也被分析。%计算所依据的模型是第2节中所述的低能紧束缚模型，%即，本文的结果是低温低能情况下的结果，因此可以对弛豫时间进行文中讨论的对数自能修正。本文还讨论了纵向电导率与纵向电导率之间的差异。这些结果对Dirac或Weyl系统的应用以及它们的低温性质的研究都有一定的帮助。
2018-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anatase TiO$_2$ Nanowires Functionalized by Organic Sensitizers for Solar Cells : A Screened Coulomb Hybrid Density Functional Study
采用标准和区间分离的混合密度泛函理论计算方法研究了矢车菊素葡萄糖苷（C $_{21}$ O $_{11}$ H $_{20}$）和TA-St-CA在纳米线（101）和（001）上的吸附.所得染料-纳米线组合体系的电子结构和光谱显示出这些类型的光致发色团的不同特征。天然染料矢车菊素葡萄糖苷的最低未占分子轨道位于半导体的导带下方，而在TA-St-CA的情况下，它与导带内的状态共振。通过这些染料敏化剂的电子-空穴产生和随后的电荷注入，可以将宽带隙纳米线功能化用于太阳能电池。给体- $π$ -受体型染料TA-St-CA在TiO $_2$表面的吸附大大改变了其分子间电荷转移特性。矢车菊素葡萄糖苷通过其羟基在纳米线上表现出相对较强的锚定作用。染料-纳米线系统的原子结构重新优化与列入非线性溶剂化效应表明，这两种染料的结合强度保持温和，即使在离子溶液中。
2015-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Many-electron effect to the dynamical polarization of silicene-like two-dimension Dirac materials
讨论了多电子效应下有限动量和有限频率的动力学极化，包括屏蔽库仑相互作用、自能和顶点修正。计算了纵向电导率、屏蔽库仑相互作用和响应函数。狄拉克费米子的行为，包括电荷密度的传播，表现出因果关系，在很大程度上影响狄拉克半金属的低温物理性质，如硅烯。对于与极化相关的物理量（如介电函数），标准无规相位近似（RPA）方法给出了无相互作用的结果（忽略多电子效应），为了得到更精确的结果，我们讨论了二维Dirac模型的自能和顶点修正。我们发现，自能修正后，在光学极限下，纵向电导率比无相互作用时有所增加。对于重整化处理，在我们的计算中，紫外截止设置为$Λ=t$，即，在两个Van Hove奇点之间的范围内，其中状态密度在几何上发散。% $Λ$确实是一个非通用参数，也可以选择大于任意${\bf q}$或$ω$的参数。讨论了屏蔽库仑相互作用和响应函数。我们的结果对Dirac材料（或Weyl半金属）在自旋电子学或谷电子学中的应用有一定的帮助。
2018-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A simple variational method for calculating energy and quantum capacitance of an electron gas with screened interactions
我们描述了一个变分过程计算的电子气的能量，其中的远程库仑相互作用被截断附近的金属栅极的屏蔽效应。我们使用这个程序来计算系统的量子电容作为电子密度和自旋极化的函数。该方法的准确性进行了验证，对公布的蒙特卡洛数据。结果与最近的一项实验相比是有利的。
2010-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Inter- and intra-band Coulomb interactions between holes in silicon nanostructures
我们提出了一个完整的推导的相互作用的哈密顿量的空穴在硅中的六带的双函数计划，它适当地描述了价带接近$\boldsymbolΓ$点。考虑了单空穴本征态的完整结构，包括布洛赫部分。库仑相互作用引起的散射过程被证明是带内和带间，后者主要是短程的。在渐近长程极限下，有效势趋向于屏蔽库仑势，并成为纯粹的带内，如在以前的模型中所假设的。我们应用我们的模型来计算两个相互作用的空穴在原型硅量子点的激发光谱，考虑到不同的介电环境。它示出，在高度屏蔽制度，短程相互作用（带内和带间）可以是非常相关的，而它们失去了重要性时，没有筛选比一个适当的散装硅晶体。在后一种情况下，我们预测空穴维格纳分子的形成。
2021-10-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coulomb disorder in three-dimensional Dirac systems
在具有狄拉克谱的三维材料中，弱短程无序在狄拉克点附近基本上是不相关的。这显然不是库仑无序的情况，其中带电杂质产生的电势的长程性质意味着即使杂质稀疏时无序电势也会有大的波动，并且这些波动会被电子/空穴水坑的形成所屏蔽。在本文中，我提出了一个理论，这种非线性屏蔽库仑无序在三维狄拉克系统，我推导出典型的无序势的大小，相应的态密度，和电子/空穴水坑的大小和密度。并对所得电导率进行了讨论。
2014-06-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
One-dimensional Coulomb problem in Dirac materials
本文研究了一维库仑势在一类准相对论系统中的应用，即所谓的Dirac-Weyl材料。我们得到的精确解的移位和截断库仑问题，与波函数表示的特殊功能（即惠特克功能），而能量谱必须通过解决方案确定超越方程。最值得注意的是，存在临界带隙，在该临界带隙以下，在原子坍缩的表现中，某些低位量子态丢失。
2014-11-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coulomb interacting Dirac fermions in disordered graphene
我们研究相互作用的狄拉克准粒子在无序石墨烯，并发现之间的相互作用的未屏蔽的库仑相互作用和伪相对论准粒子运动学可以最好地揭示在弹道制度，而在扩散限制的行为是定性的（虽然，不是定量的）类似于普通的2DEG与抛物线色散。我们计算的准粒子的宽度和密度的状态，可以探测光电发射，隧穿，和磁化测量。
2006-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Slow noncollinear Coulomb scattering in the vicinity of the Dirac point in graphene
利用偏振分辨泵浦-探测光谱和微观理论研究了石墨烯在狄拉克点附近的库仑散射动力学。共线库仑散射在径向远离狄拉克点指向的k方向上快速热化载流子分布。然而，我们的研究表明，在几乎本征的石墨烯中，依赖于非共线散射的所有方向的完全热化要慢得多。对于低光子能量，载流子光学声子过程被强烈抑制和库仑介导的非共线散射是非常缓慢的，即在ps的时间尺度上。这种效应对于基于热载流子效应的红外和THz器件是非常有前途的。
2018-05-03 cond-mat.mes-hall physics.optics
Interaction and excitonic insulating transition in graphene
石墨烯中无质量狄拉克费米子之间的强长程库仑相互作用可以驱动半金属-绝缘体转变。我们发现，这种转变强烈抑制库仑相互作用时，被屏蔽的影响，如无序，热涨落，掺杂，和有限的体积。即使对于无限强耦合，一旦屏蔽因子$μ$超过阈值$μ_{c}$，它也被完全抑制。然而，如果有一个额外的强接触四费米子相互作用，这种转变仍然是可能的。屏蔽和接触的相互作用之间的差异进行了讨论。
2009-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
