Исследование динамики квазичастиц в трех- и двумерных электронных системах в рамках многочастичной теории возмущений

• Автор: Нечаев, Илья Александрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 234 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Современные методы теоретического исследования динамики квазичастиц в конденсированных средах

1.1. Приближенные вычисления свойств квазичастиц

1.2. Случай систем со спин-зависимым взаимодействием

1.3. Выводы к первой главе

Глава 2. Вычисление свойств квазичастиц в рамках GVT-приближения

2.1. Парамагнитные системы

2.2. Спин-поляризованные системы

2.3. Выводы ко второй главе

Глава 3. Выход за пределы G И'- приближен и я: вершинные поправки

3.1. Вариационное решение интегрального уравнения для двухчастичной амплитуды рассеяния
3.2. Влияние вершинных поправок на свойства квазичастиц в парамагнитных системах
3.3. Применение к щелочным и переходным металлам: первоприн-ципные расчеты
3.4. Выводы к третьей главе
Глава 4. Влияние спин-орбитального взаимодействия на свойства квазичастиц в двумерных электронных системах

4.1. Модель двумерного электронного газа со спин-орбитальным взаимодействием Рашбы и Дрессельхауза
4.2. Модель повторяющихся тонких пленок с использованием одномерного потенциала. Поверхность Аи(111)
4.3. Случай сильного спинового расщепления, индуцированного спин-орбитальным взаимодействием. Спиновая асимметрия свойств квазичастиц
4.4. Выводы к четвертой главе
Заключение
Литература

Введение
Актуальность работы. За последнее десятилетие значительно повысился интерес, проявляемый как с экспериментальной, так и теоретической стороны, к исследованию времени жизни т возбужденных электронов и дырок в трех- и двумерных электронных системах [1]. Это объясняется тем, что динамика квазичастиц играет важную роль во многих физических и химических процессах. Так, например, величина т, обратная которой представляет собой скорость затухания возбуждений и соответствует ширине квазичастич-ной спектральной функции, традиционно играет значимую роль в явлениях, основанных на транспорте носителей заряда и спина. Совместно со скоростью квазичастиц время жизни определяет длину свободного пробега - важную характеристику динамики квазичастиц в многоэлектронной системе. Среди современных экспериментальных методов, развитых для такого рода исследований, наиболее мощным является метод двухфотонной фотоэмиссионной спектроскопии с временным разрешением (2Ф-ФЭС-ВР). Этот метод делает возможным прямое измерение времени жизни возбужденных квазичастич-ных состояний в металлах с временным разрешением порядка нескольких фемтосекунд. Полное понимание того, какие процессы определяют величину, измеряемую в ходе таких экспериментов, еще не достигнуто, однако ясно, что необходимо более точное описание времени жизни элементарных возбуждений, чем то, которое дает подход свободных электронов.
В последнее время большинство первопринципных расчетов времени жизни т квазичастиц в реальных системах проводится в рамках так называемого СоИф приближения [2], которое пренебрегает вершинными поправками как для поляризационной функции, так и для собственно-энергетической части. В этом приближении последняя представляется как произведение функции Грина, соответствующей одночастичному уравнению Хартри или Кона-

Рис. 1.2. Диаграммы Фейнмана для собственной энергии, рассматриваемой как интеграл от е — к амплитуды рассеяния Т, которая определяется уравнением Бете-Солпитера с неприводимой е — к амплитудой Т0.
Обобщенное приближение
Благодаря соответствию между многократным электрон-дырочным рассеянием и флуктуациями спиновой плотности (см., например, [6, 7, 98, 99]) вклад последних может быть включен в собственную энергию, рассматриваемую как интеграл от 4-х точечной амплитуды е — Н рассеяния (Т-матрицы) [42-45], показанной на рис. 1.2. Исследование собственной энергии как интеграл от е — И амплитуды рассеяния может основываться на разложении по кулоновскому взаимодействию (см., например, [44, 45]). В этом случае интеграл может рассматриваться как вершинные поправки к собственной энергии Хартри-Фока.
Конкретный пример такого подхода, основанного на тождестве Уорда, предложен в [42, 43]. В этом подходе, называемом как «мать всех С\г приближений» в [54] или как «обобщенное приближение» в [4], рассматриваются три типа неприводимых е—Н амплитуд Т°. Каждая из них определяет соответствующую е — Н амплитуду рассеяния. В рамках локального прибли-