《相干勢近似在關聯電子系統中的套用與發展》是依託同濟大學，由張宇鐘擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：相干勢近似在關聯電子系統中的套用與發展
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張宇鐘
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
發展從第一性原理角度出發來理解關聯電子材料物理性質的方法是當前凝聚態物理研究領域的熱點之一。目前雖然已存在密度泛函理論加U、密度泛函理論加動力學平均場和密度泛函理論加Gutzwiller近似等的方法，但各種方法還存在著各自的局限性。這裡我們將發展密度泛函理論加相干勢近似的方法。該方法不僅能有效地處理Mott絕緣體狀態以及在順磁相引入自旋漲落，而且能方便地引入空間漲落。同時該方法可用於處理無序的狀態，如實驗上常遇到的摻雜、取代以及引入雜質後的狀態等。為了發展這一可靠的新方法，我們將首先基於模型對一些有趣的強關聯物理問題如軌道選擇性相變、反常的強關聯驅動的絕緣體到金屬的相變、雙層系統中的量子相變等問題、運用各類相干勢近似進行系統的研究，所得到的結果與動力學平均場的結果進行比較，以達到全面理解並進一步改進相干勢近似的目的。然後發展第一性原理計算加相干勢近似的方法，並套用於理解鐵基超導體的相圖。
結題摘要
單純的密度泛函理論計算往往無法描述強關聯電子系統如過渡金屬氧化物或稀土元素等，究其原因是由於該計算方法無法正確處理電子相互作用帶來的關聯效應。目前為止，人們已經發展了如密度泛函理論加U、密度泛函理論加動力學平均場和密度泛函理論加Gutzwiller近似等方法來解決這一難題。但是這些方法還是各有其局限性，如：密度泛函理論加U本質上只是引入了軌道序而仍然無法描述真正的Mott絕緣態以及關聯金屬態；密度泛函理論加動力學平均場雖然原則上可以較好地描述關聯效應，但計算量過於龐大；密度泛函理論加Gutzwiller近似雖然運算量小且獲得的結果與第一性原理加動力學平均場計算方法的結果可比擬，但該方法無法用以描述譜權重的轉移和非費米液體行為等強關聯效應導致的現象。 因此我們擬發展密度泛函理論加相干勢近似的方法。該方法不僅能較好的描述關聯效應而且能描述摻雜等引起的無序。為了掌握和正確發展這一方法，我們在本項目中將相干勢近似套用於關聯電子系統的研究，並將結果與動力學平均場的結果進行比較，在獲得對鐵基超導體等電子關聯繫統相關問題的理解的同時，進一步改進相干勢近似。 通過本項目的研究我們發現，相干勢近似不僅可以定性上較好地描述多軌道系統的關聯效應，給出正確的軌道選擇性相變，並闡明了其物理本質及誘發軌道選擇性相變的新起源；而且可以用來正確理解類石墨烯材料中由電子關聯效應引起的矛盾的實驗現象，並基於對電子相互作用的理解提出了實現自旋完全極化的電流的新途徑；同時我們發現如需對巡遊電子磁性進行正確描述，引入動力學漲落和非局域效應是關鍵；此外我們還發現鐵基超導體家族中FeTe材料的磁性非常依賴於材料合成中不可避免地引入的少量多餘Fe原子；最後我們還為析氫反應中多孔氮碳包覆下的CoP具有更高的電催化效果給出了新的理論解釋。 我們的研究不僅為諸多電子關聯繫統的研究提供了理論依據，而且對進一步發展密度泛函理論加相干勢近似的方法打下了堅實的基礎。
