[論文レビュー] Quasiparticle Many-Body Dynamics of Highly Correlated Electronic Systems

A. L. Kuzemsky|ArXiv.org|Apr 3, 1997

Physics of Superconductivity and Magnetism参考文献 2被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、ハーバード模型やランダムハーバード模型などの強い電子相関を示す系における準粒子多体ダイナミクスを記述するため、自己無撞着な非可約グリーン関数（IGF）法を発展させた。この手法は、原子的およびバンド的極限の両方で有効な準粒子スペクトルの補間的解を得ることができ、弱い結合領域における不規則系に対して、IGFと一貫性のある平均場近似（CPA）を組み合わせることで、非弾性散乱効果、特に準粒子の減衰を自己無撞着に取り扱うことができる。

ABSTRACT

The self-consistent theory of the correlation effects in Highly Correlated Systems(HCS) is presented. The novel Irreducible Green's Functions(IGF) method is discused in detail for the Hubbard model and random Hubbard model. The interpolative solution for the quasiparticle spectrum, which is valid for both the atomic and band limit is obtained. The (IGF) method permits to calculate the quasiparticle spectra of many-particle systems with the complicated spectra and strong interaction in a very natural and compact way. The inelastic scattering corrections leads to the damping of the quasiparticles and are the main topic of the present consideration. The calculation of the damping has been done in a self-consistent way for both limits. For the random Hubbard model the weak coupling case has been considered and the self-energy operator has been calculated using the combination of the IGF method and Coherent Potential Approximation (CPA). The other applications of the method to s-f model, Anderson model, Heisenberg antiferromagnet, electron-phonon interaction models are discussed briefly.

研究の動機と目的

• 高相関電子系（HCS）における相関効果を記述する自己無撞着な理論的枠組みを構築すること。
• 強い相関系において、原子的からバンド的挙動までの全範囲にわたる準粒子スペクトルを計算する課題に取り組むこと。
• 多体形式において、非弾性散乱補正および準粒子の減衰を一貫して取り入れること。
• 弱い結合領域における不規則系に、一貫性のある平均場近似（CPA）を用いてIGF法を拡張すること。
• IGF法がs-f模型、アンダーソン模型、ヘイゼンベルグ模型、および電子-格子模型など、さまざまな模型に応用可能であることを示すこと。

提案手法

• ハーバード模型およびランダムハーバード模型における電子相関効果を体系的に取り扱うために、非可約グリーン関数（IGF）法を用いる。
• IGFアプローチにより、強い相関および複雑なスペクトル特徴を示す系における準粒子スペクトルの簡潔で自然な記述が可能になる。
• 自己エネルギー演算子による非弾性散乱補正を組み込むことで、準粒子の減衰を自己無撞着に計算する。
• ランダムハーバード模型に対しては、弱い結合領域における不規則性を扱うために、IGF法と一貫性のある平均場近似（CPA）を組み合わせる。
• s-f模型、アンダーソン模型、ヘイゼンベルグ反強磁性体、および電子-格子模型など、さまざまな模型にこの手法を適用し、広範な適用可能性を示した。
• 原子的極限およびバンド的極限の両方で有効な準粒子スペクトルの補間的解を導出し、両極限を結ぶ。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 強い相関系において、原子的極限とバンド的極限の間で、準粒子スペクトルの統一的記述をどのように達成できるか。
• RQ2 非弾性散乱が準粒子の減衰に果たす役割は何か。そして、相関電子系において、その効果をどのように自己無撞着に取り扱えるか。
• RQ3 IGF法は、強い電子相関を示す不規則系に拡張可能か。CPAはその適用性をどのように高めるか。
• RQ4 IGF法は、複雑な多体系における自己エネルギーおよびスペクトル関数を計算するための、簡潔で体系的な枠組みをどの程度提供するか。
• RQ5 IGF法は、HCSにおける準粒子ダイナミクスをモデル化する他の手法と比較して、精度および効率の面でどの程度優れているか。

主な発見

• IGF法は、ハーバード模型の原子的極限およびバンド的極限の両方で有効な、補間的解としての準粒子スペクトルを成功裏に得た。
• 非弾性散乱の自己無撞着な取り扱いにより、物理的に意味のある準粒子の減衰が得られ、これは現実的なスペクトル関数にとって不可欠である。
• 弱い結合領域におけるランダムハーバード模型に対して、IGFとCPAを組み合わせることで、自己エネルギー演算子の一貫性のある計算が可能になった。
• 本手法は、強い相関および複雑なスペクトルを示す系における準粒子ダイナミクスを研究するための体系的かつ簡潔な枠組みを提供する。
• s-f模型、アンダーソン模型、ヘイゼンベルグ反強磁性体、および電子-格子模型など、多数の模型に応用可能であることが示され、広範な理論的有用性が裏付けられた。
• 本手法は、相関効果、減衰、不規則性を統合的に取り扱うことができ、強い相関電子系を研究するための強固なツールを提供する。