[論文レビュー] Neel order and strong correlation in the doped two-dimensional Hubbard model

Takao Morinari|arXiv (Cornell University)|Jul 19, 2002

Physics of Superconductivity and Magnetism被引用数 1

ひとこと要約

本研究では、量子揺らぎを含めるために鞍点方程式とシュヴィンガー粒子平均場理論を用いて、2次元 Hubbard モデルにおけるスピンギャップのホールドーピング効果を調査する。ホールの遷移が高温超伝導体で観察されるような急速な抑制と比較して、スピンギャップの抑制に効果が薄いことが判明し、ゲージ場を含まないスピンなしフェルミ粒子とボソンに還元される強い結合限界における量子無秩序相が得られる。

ABSTRACT

We investigate effects of doped holes' hopping on Neel order in the two-dimensional Hubbard model. Semiclassical staggered moments are computed by solving saddle point equations derived from a path-integral formalism. Effects of quantum fluctuations are taken into account by the Schwinger boson mean field theory. We argue that hopping of doped holes is ineffective in suppressing Neel order compared to rapid supprestion of Neel order in high-temperature superconductors. After destruction of Neel order, the quantum disordered phase sets in. Taking the strong coupling limit in the quantum disordered phase leads to a model of spinless fermions and bosons but no gauge field interaction.

研究の動機と目的

• ドーピングされたホールの遷移が2次元 Hubbard モデルにおけるスピンギャップの安定性に与える影響を理解すること。
• ホールドーピング下での量子揺らぎがスピンギャップの抑制に果たす役割を評価すること。
• スピンギャップが破壊された後に出現する量子無秩序相の性質を特定すること。
• 得られた量子無秩序相の強い結合限界を調べ、その有効な低エネルギー記述を明らかにすること。

提案手法

• 経路積分形式から導かれる鞍点方程式を解き、半古典的ステガレートモーメントを計算する。
• シュヴィンガー粒子平均場理論を適用して、古典的極限を超えた量子揺らぎを体系的に取り入れる。
• ホールドーピング下での相図を分析し、スピンギャップの破壊後に量子無秩序が現れる臨界点を特定する。
• 量子無秩序相の強い結合限界をとることで、スピンなしフェルミ粒子とボソンの有効モデルを導出する。
• 最終的な有効理論においてゲージ場の相互作用を除外し、簡略化された低エネルギー記述を得る。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ホールの遷移は2次元 Hubbard モデルにおけるスピンギャップの安定性にどのように影響するか？
• RQ2 ホールドーピング下で、量子揺らぎがスピンギャップの抑制にどの程度寄与するか？
• RQ3 スピンギャップが破壊された後に形成される量子無秩序相の性質は何か？
• RQ4 量子無秩序相の強い結合限界において、どのような有効な低エネルギー理論が導かれるか？

主な発見

• 高温超伝導体で観察されるような急速な抑制と比較して、ホールの遷移はスピンギャップの抑制に効果が薄いことが判明した。
• スピンギャップは顕著なドーピングが行われた後、やっと破壊され、量子無秩序相が出現する。
• 量子無秩序相の強い結合限界では、スピンなしフェルミ粒子とボソンのモデルが得られる。
• 強い結合限界における有効理論にはゲージ場の相互作用が含まれない。