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本论文从理论上研究了关联电子体系铁基超导材料的磁相图,旨在阐明自旋阻挫效应对于铁基超导母体材料磁基态的影响。此外我们还在隶玻色子方法下研究了磁性体系的金属-绝缘体转变问题,理解了它的物理图像。论文主要内容如下:
首先,在第一章中简要介绍了物质的磁性理论、磁性的几何阻挫效应、金属-绝缘体转变的基本概念以及铁基超导材料的研究现状,并提出了本论文的研究内容及其科学意义。
接下来,在第二章中我们利用Kotliar-Ruckenstein发展的隶玻色子方法,在考虑了直到第三近邻跳跃的Hubbard模型下,研究了四方格子的铁基超导磁相图。研究结果表明由于不同近邻的跳跃积分以及长程跳跃积分和库仑关联能之间的竞争所导致的自旋阻挫效应,当次近邻起主导作用时条纹反铁磁态是稳定的;当第三近邻作用很大时双线性反铁磁态是稳定的,在不同的磁相图中三相点都很明确的标出。这个结果与中子散射实验测得LaFeAsO条纹反铁磁以及FeTe双线性反铁磁的磁基态结果是一致的。
在第三章中研究了自旋旋转不变的隶玻色子方法下金属-绝缘体转变的物理图像。研究结果表明:半填充情况,在顺磁图像下,库仑相互作用U使得能带较紧束缚的能带变窄。这是由于大的库仑排斥作用使电子尽可能地避免占据同一轨道,如果一个自旋向上的电子占据了此轨道,那么自旋向下的电子就很难再运动过来,使得电子跳跃能力变弱,相应的能带也就逐渐变窄,当能带窄化因子为零时,体系完全局域。在反铁磁图像下,我们发现小U时出现的是由长程磁有序引起的能隙打开导致的Mott-Heisenberg绝缘体,而在大U时出现的是由电子关联导致的Mott-Hubbard绝缘体;偏离半填充(n=0.98)时,无论库仑相互作用U如何变化,体系在顺磁和反铁磁态都没有发生金属-绝缘体转变。
最后,我们进行了总结,并给出值得进一步探索的相关物理问题。