[论文解读] Nodal ring semi-metal with long-range Coulomb interaction

Yejin Huh, Eun-Gook Moon+1 more|arXiv (Cornell University)|Jun 16, 2015

Advanced Chemical Physics Studies被引用 1

一句话总结

本文研究了节点环半金属中长程库仑相互作用的影响，其中由于态密度趋于零导致屏蔽不完全。尽管该相互作用具有长程特性，但在低能极限下被证明是无关扰动，从而导致准粒子具有趋于零的逆寿命。

ABSTRACT

Recently there have been several proposals of materials predicted to be nodal ring semi-metals. As a step towards understanding this unconventional system, we explore the effects of Coulomb interaction. Due to the vanishing density of states at the Fermi level, Coulomb interaction is only partially screened and remains long-ranged. In the low energy limit, we show that the Coulomb interaction is an irrelevant perturbation and much could be understood from the free fermion theory. We find that the inverse lifetime of the quasiparticle goes to zero at low energies, making the quasiparticle a well-defined excitation of the system. ∗Electronic address: [e-mail]

研究动机与目标

• 理解库仑相互作用对节点环半金属的影响，其具有受对称性保护的无能隙激发。
• 分析费米能级处态密度趋于零如何影响长程库仑相互作用的屏蔽。
• 确定库仑相互作用是否显著改变节点环体系的低能物理行为。
• 评估在长程相互作用存在下准粒子激发的稳定性。

提出的方法

• 采用解析的低能有效场论来描述节点环半金属的电子结构。
• 使用动量依赖屏蔽的库仑势来建模长程库仑相互作用。
• 应用重整化群技术以评估库仑相互作用在低能极限下的重要性。
• 通过自能修正计算准粒子寿命，以确定激发的稳定性。
• 分析聚焦于相互作用的标度行为及其对费米面性质的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 长程库仑相互作用如何影响节点环半金属的低能电子性质？
• RQ2 由于费米能级处态密度趋于零，库仑相互作用在节点环体系中被屏蔽到何种程度？
• RQ3 在节点环半金属的低能极限下，库仑相互作用是否为无关扰动？
• RQ4 当存在长程库仑相互作用时，准粒子是否仍为定义良好的激发？

主要发现

• 由于费米能级处态密度趋于零，长程库仑相互作用保持未屏蔽状态。
• 在低能极限下，发现库仑相互作用为无关扰动，即不改变低能普适类。
• 准粒子的逆寿命在低能下趋于零，表明其为稳定且定义良好的准粒子激发。
• 系统的低能物理行为由自由费米子行为主导，相互作用处于次要地位。