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铁基超导体多轨道模型中的电子关联与轨道选择

俞榕

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铁基超导体多轨道模型中的电子关联与轨道选择

俞榕

Electron correlations and orbital selectivities in multiorbital models for iron-based superconductors

Yu Rong
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  • 大部分铁基超导体的正常态呈现坏金属行为, 这表明体系中存在较强的电子关联效应. 最近的实验与理论研究显示, 铁基超导体中的电子关联具有多轨道的特征. 本文介绍与评论铁基超导体多轨道哈伯德模型中电子关联方面理论研究的最新进展; 着重讨论以隶自旋技术为代表的一系列量子多体计算方法在研究多轨道系统中金属绝缘体相变的应用. 理论计算给出了铁基超导体多轨道哈伯德模型基于电子关联的基态相图. 在对应母体化合物的电子填充数时, 基态存在从金属到绝缘体的莫特转变. 临近莫特转变, 体系呈现坏金属行为; 其电子性质存在较强的轨道选择性. 轨道选择性的强弱与体系中的洪德耦合和轨道的晶体场劈裂密切相关. 对钾铁硒系统, 研究发现其基态相图存在轨道选择莫特相: 其中铁的3d xy轨道已被莫特局域化, 但其他3d轨道电子仍具有巡游性. 这一新相的发现, 对理解以钾铁硒为代表的一大类铁基超导体正常态与超导之间的联系提供了重要线索.
    We review the recent theoretical progress of the multiorbital effects on the electron correlations in iron-based superconductors. Studying the metal-to-insulator transitions of the multiorbital Hubbard models for parent compounds of iron-based superconductors, a Mott transition is generally realized. The natures of both the Mott insulating and the metallic phases are affected by the Hund's rule coupling. In alkaline iron selenides, Hund's rule coupling stabilizes a novel orbital-selective Mott phase, in which the iron 3d xy orbital is Mott localized, while other 3d orbitals are still itinerant. We discuss the effects of the orbital selectivity on normal state properties and the superconductivity of the iron-based systems.
      通信作者: 俞榕, rong.yu@ruc.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 11374361)和中央高校基本科研业务费(中国人民大学科学研究基金)(批准号: 2014030193) 资助的课题.
      Corresponding author: Yu Rong, rong.yu@ruc.edu.cn
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 11374361) and the Fundamental Research Funds for the Central Universities, China (the Research Funds of Remnin University of China) (Grant No. 2014030193).
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-10-22
  • 修回日期:  2015-10-28
  • 刊出日期:  2015-11-05

铁基超导体多轨道模型中的电子关联与轨道选择

  • 1. 中国人民大学物理系, 光电功能材料与微纳器件北京市重点实验室, 北京 100872
  • 通信作者: 俞榕, rong.yu@ruc.edu.cn
    基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 11374361)和中央高校基本科研业务费(中国人民大学科学研究基金)(批准号: 2014030193) 资助的课题.

摘要: 大部分铁基超导体的正常态呈现坏金属行为, 这表明体系中存在较强的电子关联效应. 最近的实验与理论研究显示, 铁基超导体中的电子关联具有多轨道的特征. 本文介绍与评论铁基超导体多轨道哈伯德模型中电子关联方面理论研究的最新进展; 着重讨论以隶自旋技术为代表的一系列量子多体计算方法在研究多轨道系统中金属绝缘体相变的应用. 理论计算给出了铁基超导体多轨道哈伯德模型基于电子关联的基态相图. 在对应母体化合物的电子填充数时, 基态存在从金属到绝缘体的莫特转变. 临近莫特转变, 体系呈现坏金属行为; 其电子性质存在较强的轨道选择性. 轨道选择性的强弱与体系中的洪德耦合和轨道的晶体场劈裂密切相关. 对钾铁硒系统, 研究发现其基态相图存在轨道选择莫特相: 其中铁的3d xy轨道已被莫特局域化, 但其他3d轨道电子仍具有巡游性. 这一新相的发现, 对理解以钾铁硒为代表的一大类铁基超导体正常态与超导之间的联系提供了重要线索.

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