Chuyển pha kim loại - điện môi từ trong hệ điện tử tương quan trao đổi kép
Luận án tiến sĩ nghiên cứu chuyển pha kim loại - điện môi tô pô trong hệ tương quan kép. Phân tích tính chất từ, trạng thái biên và hiệu ứng Hall dị thường.
Vật lý lý thuyết và Vật lý toán
Luan An
Luận án
Năm xuất bản
Số trang
133
Thời gian đọc
20 phút
Lượt xem
1
Lượt tải
0
Phí lưu trữ
40 Point
Mục lục chi tiết
Tóm tắt nội dung
I. Chuyển Pha Kim Loại Điện Môi Tô Pô Tổng Quan
Chuyển pha kim loại điện môi tô pô đại diện cho một hiện tượng lượng tử đặc biệt trong vật lý chất rắn hiện đại. Nghiên cứu này tập trung vào hệ tương quan kép, nơi tương tác điện tử mạnh đóng vai trò quyết định. Các vật liệu tô pô thể hiện tính chất độc đáo: cách điện ở khối nhưng dẫn điện ở bề mặt. Bất biến tô pô như số Chern mô tả đặc trưng của các pha này. Hiệu ứng Hall lượng tử cung cấp nền tảng thực nghiệm cho lý thuyết. Cấu trúc vùng năng lượng và hàm sóng Bloch xác định tính chất điện tử. Chuyển pha lượng tử xảy ra khi thay đổi các tham số vật lý như từ trường hoặc nồng độ tạp chất. Hệ tương quan trao đổi kép kết hợp tương tác spin và궤đạo. Luận án nghiên cứu tác động của tạp từ lên các pha tô pô và pha từ tính. Phương pháp trường trung bình động được áp dụng để xử lý tương quan điện tử mạnh. Kết quả mở ra hiểu biết mới về kim loại tô pô và cách điện tô pô trong điều kiện tương tác phức tạp.
1.1. Khái Niệm Vật Liệu Tô Pô Và Bất Biến
Vật liệu tô pô là lớp vật liệu mới với tính chất bảo toàn tô pô. Bất biến tô pô không thay đổi dưới biến dạng liên tục. Số Chern đặc trưng cho cách điện tô pô Chern trong hệ hai chiều. Các trạng thái biên bảo vệ bởi đối xứng thời gian hoặc đối xứng khác. Cấu trúc vùng năng lượng quyết định tính dẫn điện và từ tính. Hàm sóng Bloch mô tả electron trong mạng tinh thể tuần hoàn. Chuyển pha tô pô xảy ra khi bất biến thay đổi giá trị. Các điểm Dirac và Weyl đóng vai trò quan trọng trong cấu trúc vùng.
1.2. Hiệu Ứng Hall Lượng Tử Và Ứng Dụng
Hiệu ứng Hall lượng tử xuất hiện trong hệ hai chiều dưới từ trường mạnh. Độ dẫn Hall lượng tử hóa theo bội số của e²/h. Hiệu ứng Hall spin lượng tử không cần từ trường ngoài. Tương tác spin-quỹ đạo tạo ra từ trường hiệu dụng. Cách điện tô pô Z₂ liên quan đến hiệu ứng Hall spin. Trạng thái biên helical xuất hiện ở mép mẫu. Các trạng thái này bảo vệ khỏi tán xạ ngược bởi đối xứng. Ứng dụng tiềm năng trong điện tử học spin và tính toán lượng tử.
1.3. Tương Quan Điện Tử Mạnh Trong Hệ
Tương quan điện tử mạnh vượt quá gần đúng electron độc lập. Tương tác Coulomb giữa các electron không thể bỏ qua. Hệ tương quan kép bao gồm tương tác trao đổi và Coulomb. Lý thuyết trường trung bình động xử lý tương quan này hiệu quả. Phương pháp này tính đến dao động lượng tử của các tham số trật tự. Mô hình Hubbard mô tả tương tác tại chỗ giữa electron. Chuyển pha Mott từ kim loại sang cách điện do tương quan. Cạnh tranh giữa năng lượng động học và tương tác quyết định pha.
II. Chất Điện Môi Tô Pô Từ Đặc Trưng Cơ Bản
Chất điện môi tô pô từ kết hợp tính chất tô pô và trật tự từ tính. Các pha từ tính bao gồm sắt từ, phản sắt từ và thuận từ. Tương tác trao đổi giữa spin tạo ra trật tự từ tính. Đối xứng nghịch đảo thời gian bị phá vỡ trong pha sắt từ. Cách điện tô pô phản sắt từ bảo toàn đối xứng này với phép tịnh tiến. Mô hình Haldane mô tả cách điện Chern không cần từ trường ngoài. Mô hình Kane-Mele mở rộng cho hệ có tương tác spin-quỹ đạo. Tạp chất từ tính ảnh hưởng mạnh đến các pha tô pô. Chuyển pha giữa các trạng thái từ và tô pô phụ thuộc mật độ lấp đầy. Nghiên cứu sử dụng phương pháp số để tính toán giản đồ pha. Kết quả cho thấy sự phong phú của các pha trong không gian tham số.
2.1. Mô Hình Haldane Và Cách Điện Chern
Mô hình Haldane đề xuất năm 1988 cho hiệu ứng Hall lượng tử không cần từ trường. Mô hình sử dụng mạng tổ ong với nhảy bậc hai phức. Pha của nhảy bậc hai phá vỡ đối xứng nghịch đảo thời gian. Số Chern không triệt tiêu đặc trưng cho pha tô pô. Trạng thái biên chiral xuất hiện tại mép mẫu. Độ dẫn Hall tỷ lệ với số Chern. Giản đồ pha phụ thuộc tham số nhảy và năng lượng tại chỗ. Chuyển pha tô pô xảy ra khi đóng khe năng lượng.
2.2. Mô Hình Kane Mele Cho Hệ Spin
Mô hình Kane-Mele mở rộng Haldane với bậc tự do spin. Tương tác spin-quỹ đạo nội tại đóng vai trò từ trường hiệu dụng. Tương tác Rashba phá vỡ đối xứng nghịch đảo không gian. Cách điện tô pô Z₂ với trạng thái biên helical. Spin và động lượng của trạng thái biên khóa chặt. Tương tác Hubbard tại chỗ tạo ra tương quan điện tử. Cạnh tranh giữa các tương tác quyết định pha. Phương pháp trường trung bình động cần thiết cho hệ tương tác.
2.3. Ảnh Hưởng Tạp Chất Từ Tính
Tạp chất từ tính tạo ra tương tác trao đổi cục bộ với electron dẫn. Nồng độ tạp chất thay đổi cấu trúc vùng năng lượng. Tạp từ có thể gây ra hoặc phá hủy trật tự từ tính. Chuyển pha từ thuận từ sang sắt từ hoặc phản sắt từ. Giản đồ pha phụ thuộc nồng độ và cường độ tương tác. Các pha kim loại tô pô xuất hiện ở nồng độ trung gian. Tán xạ từ tạp chất ảnh hưởng độ dẫn điện. Phương pháp gần đúng thế kết hợp xử lý tán xạ ngẫu nhiên.
III. Phương Pháp Trường Trung Bình Động Tính Toán
Lý thuyết trường trung bình động là công cụ mạnh cho hệ tương quan. Phương pháp này vượt qua hạn chế của trường trung bình cổ điển. Dao động lượng tử của tham số trật tự được tính đầy đủ. Hàm Green tự năng mô tả hiệu ứng tương quan cục bộ. Xấp xỉ vô hạn chiều làm đơn giản hóa bài toán nhiều thể. Phương trình tự hợp giải lặp đến khi hội tụ. Mật độ trạng thái cục bộ cung cấp thông tin về cấu trúc điện tử. Độ dẫn điện tính theo công thức Kubo. Số Chern xác định từ hàm Green một hạt. Phương pháp áp dụng cho mô hình trao đổi kép trên mạng tổ ong. Kết quả số cho thấy giản đồ pha phong phú với nhiều vùng tô pô. Chuyển pha lượng tử xảy ra liên tục hoặc gián đoạn tùy tham số.
3.1. Cơ Sở Lý Thuyết Trường Trung Bình
Trường trung bình cổ điển thay tương tác nhiều thể bằng trường hiệu dụng. Tham số trật tự mô tả trạng thái cơ bản của hệ. Phương pháp Hartree-Fock là ví dụ điển hình. Hạn chế: bỏ qua dao động lượng tử của tham số trật tự. Trường trung bình động khắc phục bằng tự năng phụ thuộc tần số. Xấp xỉ vô hạn chiều: tự năng không phụ thuộc vector sóng. Bài toán nhiều thể quy về bài toán tạp chất. Phương trình Dyson liên hệ hàm Green và tự năng.
3.2. Tính Toán Số Chern Trong Hệ Tương Tác
Số Chern tính từ độ cong Berry trong vùng Brillouin. Công thức tích phân trên toàn bộ vùng chiếm đầy. Trong hệ tương tác, hàm Green thay thế hàm sóng. Biểu thức Chern-Simons cho số Chern từ hàm Green. Tích phân trên vùng Brillouin rời rạc hóa. Phương pháp nội suy cải thiện độ chính xác. Kiểm tra bất biến tô pô qua đóng mở khe. Số Chern nguyên đặc trưng cho pha tô pô khác nhau.
3.3. Giản Đồ Pha Và Chuyển Pha
Giản đồ pha biểu diễn các vùng pha trong không gian tham số. Trục tọa độ thường là tương tác, mật độ lấp đầy, nhiệt độ. Các pha bao gồm kim loại, cách điện, từ tính, tô pô. Đường chuyển pha ngăn cách các vùng khác nhau. Chuyển pha bậc nhất có điểm bất liên tục. Chuyển pha bậc hai liên tục với điểm tới hạn. Tính toán số sử dụng lưới tham số dày đặc. Kết quả cho thấy cạnh tranh giữa các pha.
IV. Kết Quả Nghiên Cứu Chuyển Pha Tô Pô
Nghiên cứu tập trung ba mật độ lấp đầy: một nửa, một phần tư, và tùy ý. Ở mật độ một nửa, pha phản sắt từ chiếm ưu thế. Cách điện tô pô phản sắt từ xuất hiện với tương tác vừa phải. Kim loại tô pô tồn tại ở vùng tham số hẹp. Ở mật độ một phần tư, pha thuận từ mở rộng. Chuyển pha từ cách điện tô pô sang kim loại tô pô rõ ràng. Tạp chất từ tính làm giàu giản đồ pha đáng kể. Pha nửa tô pô phát hiện trong hệ có đối xứng đặc biệt. Trạng thái này có số Chern bán nguyên độc đáo. Hàm Green tô pô mở rộng mô tả trạng thái nửa tô pô. Tính toán cho thấy trạng thái biên chiral ở một spin. Kết quả phù hợp với nguyên lý khối-biên. Các phát hiện mở hướng nghiên cứu mới cho vật liệu thực.
4.1. Pha Tô Pô Ở Mật Độ Lấp Đầy Một Nửa
Mật độ lấp đầy một nửa tương ứng một electron mỗi vị trí. Tương tác Hubbard mạnh thúc đẩy trật tự phản sắt từ. Pha cách điện phản sắt từ chiếm vùng rộng. Tương tác spin-quỹ đạo tạo ra pha tô pô phản sắt từ. Số Chern không triệt tiêu trong pha này. Chuyển pha sang kim loại phản sắt từ khi tăng tương tác. Kim loại tô pô xuất hiện ở tham số trung gian. Giản đồ pha phức tạp với nhiều vùng chồng lấn.
4.2. Pha Tô Pô Ở Mật Độ Lấp Đầy Thấp
Mật độ lấp đầy một phần tư giảm tương quan điện tử. Pha thuận từ kim loại chiếm ưu thế ở tương tác yếu. Cách điện tô pô thuận từ xuất hiện ở tương tác trung bình. Chuyển pha sang kim loại tô pô rõ ràng hơn. Vùng kim loại tô pô mở rộng so với mật độ cao. Tạp chất từ tính tạo ra các pha sắt từ cục bộ. Cạnh tranh giữa tương tác tạo ra giản đồ pha phong phú.
4.3. Phát Hiện Pha Nửa Tô Pô Mới
Pha nửa tô pô có số Chern bán nguyên ±1/2. Trạng thái này xuất hiện khi đối xứng tích U(1) và nghịch đảo thời gian. Chỉ một kênh spin đóng góp vào độ dẫn Hall. Hàm Green tô pô mở rộng cần thiết để mô tả. Trạng thái biên chiral chỉ có một hướng spin. Tính toán số xác nhận tồn tại pha này. Điều kiện: tương tác spin-quỹ đạo và tương tác Hubbard vừa phải. Phát hiện mở ra hướng nghiên cứu vật liệu mới.
V. Trạng Thái Biên Và Nguyên Lý Khối Biên
Nguyên lý khối-biên liên hệ tính chất khối và bề mặt. Bất biến tô pô trong khối quyết định số trạng thái biên. Số Chern bằng số trạng thái biên chiral. Trạng thái biên bảo vệ bởi đối xứng tô pô. Tán xạ ngược bị cấm trong cách điện tô pô Z₂. Trạng thái biên helical có spin và động lượng khóa chặt. Tính toán trạng thái biên sử dụng hình học dải. Mật độ trạng thái cục bộ xác nhận trạng thái biên. Trạng thái này tồn tại trong khe năng lượng. Độ dẫn điện của biên lượng tử hóa. Tạp chất không từ không phá hủy trạng thái biên. Tạp chất từ có thể mở khe trong trạng thái biên. Kết quả tính toán phù hợp với dự đoán lý thuyết.
5.1. Tính Toán Trạng Thái Biên Số
Hình học dải mô phỏng mẫu với hai biên. Điều kiện biên tuần hoàn theo một hướng, mở theo hướng khác. Phổ năng lượng cho thấy trạng thái trong khe. Mật độ trạng thái cục bộ tập trung ở biên. Trạng thái biên xuyên qua khe năng lượng. Độ dốc phổ biên cho vận tốc trạng thái. Tính toán cho nhiều kích thước mẫu khác nhau. Kết quả hội tụ khi tăng kích thước.
5.2. Đặc Trưng Trạng Thái Biên Chiral
Trạng thái biên chiral lan truyền một chiều. Hướng lan truyền phụ thuộc dấu số Chern. Spin không đóng vai trò trong cách điện Chern. Trạng thái biên bảo vệ bởi khe năng lượng khối. Tán xạ ngược cần đảo chiều lan truyền. Điều này không thể xảy ra trong cùng một biên. Độ dẫn điện biên lượng tử hóa chính xác. Nhiễu loạn yếu không ảnh hưởng lượng tử hóa.
5.3. Trạng Thái Biên Helical Đặc Biệt
Trạng thái biên helical xuất hiện trong cách điện tô pô Z₂. Spin lên và xuống lan truyền ngược chiều. Đối xứng nghịch đảo thời gian bảo vệ trạng thái. Tán xạ ngược cần đảo spin, bị cấm bởi đối xứng. Tạp chất không từ không mở khe. Tạp chất từ phá vỡ đối xứng, mở khe năng lượng. Độ dẫn điện không lượng tử hóa hoàn hảo. Nhiễu loạn ảnh hưởng nhiều hơn so với trường hợp chiral.
VI. Ứng Dụng Và Triển Vọng Nghiên Cứu
Vật liệu tô pô hứa hẹn ứng dụng trong công nghệ tương lai. Điện tử học spin tận dụng trạng thái biên bảo vệ. Tính toán lượng tử tô pô dựa trên trạng thái Majorana. Các vật liệu thực như Bi₂Se₃, Bi₂Te₃ đã tổng hợp. Phương pháp epitaxy chùm phân tử cho mẫu chất lượng cao. Kỹ thuật ARPES đo cấu trúc vùng năng lượng trực tiếp. Đo độ dẫn Hall xác nhận tính chất tô pô. Thách thức: nhiệt độ phòng, ổn định hóa học, quy mô sản xuất. Nghiên cứu lý thuyết hướng dẫn tìm kiếm vật liệu mới. Tính toán từ nguyên lý đầu dự đoán ứng viên. Hệ tương quan mạnh mở rộng không gian tô pô. Kết hợp với siêu dẫn tạo ra trạng thái lượng tử mới. Triển vọng ứng dụng trong cảm biến, bộ nhớ, xử lý thông tin lượng tử.
6.1. Điện Tử Học Spin Tô Pô
Điện tử học spin sử dụng spin thay vì điện tích. Trạng thái biên tô pô cung cấp kênh dẫn bảo vệ. Tán xạ ngược bị cấm, giảm tiêu tán năng lượng. Độ dẫn ổn định trước nhiễu loạn và tạp chất. Ứng dụng trong linh kiện tiêu tán thấp. Transistor spin tô pô có hiệu suất cao hơn. Bộ nhớ spin tô pô ổn định và nhanh. Thách thức: tích hợp với công nghệ hiện tại.
6.2. Tính Toán Lượng Tử Tô Pô
Tính toán lượng tử tô pô dựa trên anyons. Fermion Majorana là trường hợp đặc biệt của anyons. Trạng thái này xuất hiện ở biên siêu dẫn tô pô. Thông tin mã hóa trong cấu hình tô pô. Qubit tô pô bảo vệ khỏi lỗi cục bộ. Thao tác cổng lượng tử qua tết anyons. Ưu điểm: khử nhiễu tự nhiên, ổn định cao. Thách thức: tạo và điều khiển trạng thái Majorana.
6.3. Hướng Phát Triển Tương Lai
Tìm kiếm vật liệu tô pô nhiệt độ phòng. Kết hợp tính chất tô pô với từ tính, siêu dẫn. Nghiên cứu hệ tương quan mạnh cho pha mới. Phát triển phương pháp tính toán chính xác hơn. Mô phỏng vật liệu thực với tạp chất, khuyết tật. Thiết kế linh kiện dựa trên trạng thái tô pô. Ứng dụng trong cảm biến lượng tử nhạy. Nghiên cứu hiệu ứng tô pô trong hệ thấp chiều khác.
Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Tải đầy đủ (133 trang)Trích đoạn nội dung luận án
Tải xuống để đọc toàn bộBỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI --------------- TRẦN THỊ THANH MAI CHUYỂN PHA KIM LOẠI - ĐIỆN MÔI TỪ TRONG MỘT SỐ HỆ ĐIỆN TỬ TƯƠNG QUAN TRAO ĐỔI KÉP LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ HÀ NỘI - 2024 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI --------------- TRẦN THỊ THANH MAI CHUYỂN PHA KIM LOẠI - ĐIỆN MÔI TỪ TRONG MỘT SỐ HỆ ĐIỆN TỬ TƯƠNG QUAN TRAO ĐỔI KÉP Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết và Vật lý toán Mã số: 9.03 LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ Người hướng dẫn khoa học: 1. Trần Minh Tiến 2. Lê Đức Ánh HÀ NỘI - 2024 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu trong luận án là công trình nghiên cứu do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS. TS Trần Minh Tiến và PGS.
TS Lê Đức Ánh. Các kết quả, số liệu do chính tôi tính toán và xử lý do đó các kết quả nghiên cứu đảm bảo trung thực và khách quan nhất. Đồng thời, các kết quả có trong luận án "Chuyển pha kim loại - điện môi từ trong một số hệ điện tử tương quan trao đổi kép" là các kết quả mới và không trùng lặp với bất cứ một nghiên cứu nào đã được công bố trước đó, nếu sai tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm. Hà Nội, ngày tháng năm 2024 Trần Thị Thanh Mai ii LỜI CẢM ƠN Để có thể hoàn thành luận án một cách hoàn chỉnh, bên cạnh sự cố gắng nỗ lực của bản thân còn có sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy cô, cũng như sự động viên ủng hộ của gia đình, bạn bè trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và thực hiện luận án.
Trước hết, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS. TS Trần Minh Tiến, người thầy đã hướng cho tôi tư duy khoa học, cũng như đã chỉ bảo tận tình, giúp đỡ tôi hoàn thiện tốt luận án. Xin gửi lời tri ân nhất của tôi đối với những điều Thầy đã dành cho tôi. Bên cạnh đó, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy PGS.
TS Lê Đức Ánh đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm cho tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án này. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu và thầy cô trong bộ môn Vật lý Lý thuyết, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội đã tạo điều kiện để tôi có thể hoàn thành các thủ tục bảo vệ luận án. Tôi xin cảm ơn Lãnh đạo Viện Vật lý, viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo điều kiện cho tôi có môi trường học tập và làm việc tại Viện để tôi có thêm nhiều kinh nghiệm nghiên cứu hơn trong quá trình hoàn thiện luận án. Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, và bạn bè đã luôn bên cạnh động viên và giúp đỡ tôi về mặt tinh thần.
Mặc dù tôi đã cố gắng để hoàn thiện luận án, nhưng không thể tránh khỏi những thiếu sót hoặc có phần nghiên cứu chưa sâu. Kính mong sự góp ý của Quý thầy cô cùng bạn đọc để luận án được hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn! iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN. ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT.
vi DANH SÁCH HÌNH VẼ. CHẤT ĐIỆN MÔI TÔ PÔ VÀ LÝ THUYẾT TRƯỜNG TRUNG BÌNH ĐỘNG. Chất điện môi tô pô. Khái niệm tô pô trong toán học.
Hiệu ứng Hall lượng tử nguyên và chất điện môi tô pô Chern. Hiệu ứng Hall spin lượng tử và chất điện môi tô pô Z2. Chất điện môi tô pô từ. Các phương pháp xác định trạng thái tô pô.
Công thức Kubo cho độ dẫn điện. Cách tính số Chern tại vùng Brillouin có các điểm rời rạc. Cách tính số Chern trong các hệ tương tác. Trạng thái biên và nguyên lý khối - biên.
Các mô hình sử dụng trong luận án. Mô hình Haldane. Mô hình Kane - Mele. Mô hình trao đổi kép.
Lý thuyết trường trung bình động. Lý thuyết trường trung bình cổ điển. Lý thuyết trường trung bình động. Kết luận chương 1.
TÁC ĐỘNG CỦA TẠP TỪ LÊN CÁC PHA TÔ PÔ VÀ PHA TỪ TÍNH TRONG CHẤT ĐIỆN MÔI TÔ PÔ TỪ 47 2. Dẫn nhập vấn đề nghiên cứu. Kết quả tính số. Mật độ lấp đầy một nửa n=1.
Mật độ lấp đầy một phần tư n=0. Mật độ lấp đầy n=x. Kết luận chương 2. PHA ĐIỆN MÔI NỬA TÔ PÔ TRONG CHẤT ĐIỆN MÔI TÔ PÔ TỪ.
Dẫn nhập vấn đề nghiên cứu. Hàm Green tô pô trong các hệ tương tác. Trạng thái nửa tô pô trong chất điện môi tô pô từ có đối xứng nghịch đảo thời gian. Trạng thái nửa tô pô trong chất điện môi tô pô từ không có đối xứng nghịch đảo thời gian.
Kết quả tính số. Kết luận chương 3. 98 DANH MỤC CÔNG TRÌNH SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN. 100 v DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO.
119 vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt 2D Two-dimensional Hai chiều 3D Three-dimensional Ba chiều AFI Antiferromagnetic Insulator Điện môi phản sắt từ AFM Antiferromagnetic Metal Kim loại phản sắt từ AFTI Antiferromagnetic Topologi- Điện môi tô pô phản sắt từ cal Insulator AHE Anomalous Hall Effect Hiệu ứng Hall dị thường BHZ Bernevig, Hughes, and Zhang Bernevig, Hughes, và Zhang CPA Coherent Potential Approxi- Gần đúng thế kết hợp mation DFT Density Functional Theory Lý thuyết phiếm hàm mật độ DMFT Dynamical Mean Field The- Lý thuyết trường trung bình ory động DOS Density of States Mật độ trạng thái FM Ferromagnetic Metal Kim loại sắt từ FTI Ferromagnetic Topological In- Điện môi tô pô sắt từ sulator HE Hall Effect Hiệu ứng Hall MBE Molecular Beam Epitaxy Epitaxy chùm phân tử PI Paramagnetic Insulator Điện môi thuận từ vii Viết tắt Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt PM Paramagnetic Metal Kim loại thuận từ PTI Paramagnetic Topological In- Điện môi tô pô thuận từ sulator T2 Two-dimensional Torus Hình xuyến hai chiều QAHE Quantum Anomalous Hall Ef- Hiệu ứng Hall dị thường lượng fect tử QHE Quantum Hall Effect Hiệu ứng Hall lượng tử QSHE Quantum Spin Hall Effect Hiệu ứng Hall spin lượng tử RKKY Ruderman, Kittel, Kasuya Ruderman, Kittel, Kasuya và and Yosida Yosida SHE Spin Hall Effect Hiệu ứng Hall spin TKNN Thouless, Kohmoto, Nightin- Thouless, Kohmoto, Nightin- gale and den Nijs gale và den Nijs viii DANH SÁCH HÌNH VẼ 1.1 (a) Bề mặt của quả cầu (g = 0) và (b) bề mặt chiếc bánh vòng vừng (g = 1) có bất biến tô pô được phân biệt bởi chỉ số genus g.2 Điện trở suất Hall theo chiều dọc và ngang phụ thuộc vào từ trường ngoài B [40].3 Sự phụ thuộc của điện trở Hall vào từ trường trong hiệu ứng Hall cổ điển và hiệu ứng Hall dị thường.4 Hàm mật độ trạng thái của Bi2 Se3 khi pha tạp các nguyên tố kim loại chuyển tiếp khác nhau. DOS được hiểu là hàm mật độ trạng thái, đơn vị là số trạng thái/eV. Mức Fermi nằm tại giá trị năng lượng bằng 0. Giá trị dương và âm của hàm mật độ trạng thái tương ứng với spin hướng lên và spin hướng xuống [30].5 Cơ chế trao đổi kép trên mạng tổ ong.
Mũi tên màu đỏ, màu xanh chỉ spin của electron chuyển động và spin của tạp từ tương ứng.6 Hiệu ứng Hall lượng tử khi loại bỏ phần chuyển động cyclotron của electron khi ở biên khối điện môi [24].7 Mạng tổ ong với các vector lân cận gần nhất và các vector mạng đảo. Hằng số mạng là a [41].8 Giản đồ pha của mô hình Haldane [41].9 Cấu trúc dải năng lượng của mạng graphene, (a) tại liên kết spin - quỹ đạo λ = 0, (b) tại λ/t = 0.10 Khái niệm lý thuyết trường trung bình động. Vật rắn được thay thế bởi một nguyên tử tương tác với một trường hiệu dụng.11 Sự biến dạng của giản đồ Feynman tối giản khi d → ∞ [84].12 Hàm mật độ trạng thái cho mô hình Hubbard lấp đầy một nửa trong lý thuyết trường trung bình động với các giá trị U khác nhau [85].1 Cấu trúc dấu νij của số hạng liên kết spin - quỹ đạo trong mạng tổ ong.2 Mật độ lấp đầy electron n và độ từ hóa mạng con mA , mB phụ thuộc vào thế hóa học µ cho các giá trị khác nhau của trao đổi spin (JS) tại mật độ pha tạp từ x = 0.3 và liên kết spin - quỹ đạo λ = 0. Các đường nét đứt nằm ngang biểu thị mật độ lấp đầy electron n = 0.3 Mật độ lấp đầy electron n và độ từ hóa mạng con mA , mB phụ thuộc vào thế hóa học µ cho các giá trị khác nhau của trao đổi spin tại mật độ pha tạp từ x = 0.9 và liên kết spin - quỹ đạo λ = 0.
Các đường nét đứt nằm ngang biểu thị mật độ lấp đầy electron n = 0.4 Giản đồ pha tại mật độ lấp đầy electron n = 1 cho các giá trị khác nhau của mật độ pha tạp từ x và trao đổi spin JS với liên kết spin - quỹ đạo cố định (λ = 0.5 Giản đồ pha tại mật độ lấp đầy một phần tư n = 0.5 cho các giá trị khác nhau của mật độ pha tạp từ x và trao đổi spin JS với liên kết spin - quỹ đạo cố định (λ = 0.6 Giản đồ pha tại mật độ lấp đầy bằng nhau n = x = 0.3 cho các giá trị khác nhau của liên kết spin - quỹ đạo λ và trao đổi spin JS. Các pha điện môi là tô pô tầm thường.7 Giản đồ pha tại mật độ lấp đầy bằng nhau n = x cho các giá trị khác nhau của mật độ pha tạp từ x và trao đổi spin JS với liên kết spin - quỹ đạo cố định (λ = 0. Các pha điện môi là tô pô tầm thường .1 Số Chern Cσ cho các hướng spin σ và độ từ hóa mạng con mα phụ thuộc vào trao đổi spin J tại giá trị liên kết spin - quỹ đạo cố định λ = 0.5 và thế ion ∆ = 1.2 Hàm phổ của electron (hình mật độ màu) và không điểm (đường màu xanh và đỏ) của hàm Green tô pô chéo dọc theo các đường đối xứng cao của vùng Brillouin cho các giá trị khác nhau của trao đổi spin J và liên kết spin - quỹ đạo cố định λ = 0. Do sự chồng chập giữa hàm phổ của hai mạng con, đồ thị mật độ màu cho thấy giá trị cực đại giữa các hàm phổ mạng con.3 Số Chern Cσ cho hướng spin σ và độ từ hóa mạng con ma , mb phụ thuộc vào liên kết Hund J cho thế ion khác nhau tại giá trị t2 = 0.
Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ
Từ khóa và chủ đề nghiên cứu
Câu hỏi thường gặp
Luận án "Chuyển pha kim loại điện môi tô pô trong hệ tương quan kép" nghiên cứu về vấn đề gì?
Luận án tiến sĩ nghiên cứu chuyển pha kim loại - điện môi tô pô trong hệ tương quan kép. Phân tích tính chất từ, trạng thái biên và hiệu ứng Hall dị thường.
Luận án "Chuyển pha kim loại điện môi tô pô trong hệ tương quan kép" được bảo vệ tại trường nào?
Luận án này được bảo vệ tại Trường Đại học Sư phạm Hà Nội. Năm bảo vệ: 2024.
Luận án "Chuyển pha kim loại điện môi tô pô trong hệ tương quan kép" thuộc chuyên ngành gì?
Luận án "Chuyển pha kim loại điện môi tô pô trong hệ tương quan kép" thuộc chuyên ngành Vật lý lý thuyết và Vật lý toán. Danh mục: Vật Lý Lý Thuyết.
Luận án "Chuyển pha kim loại điện môi tô pô trong hệ tương quan kép" có bao nhiêu trang?
Luận án "Chuyển pha kim loại điện môi tô pô trong hệ tương quan kép" có 133 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.
Cách tải luận án "Chuyển pha kim loại điện môi tô pô trong hệ tương quan kép" về máy như thế nào?
Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.