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學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài)

動(dòng)態(tài)發(fā)布,集中呈現(xiàn)學(xué)校學(xué)術(shù)活動(dòng)預(yù)告、專家學(xué)者觀點(diǎn)、學(xué)術(shù)成果榮譽(yù)等。

[成果]物理學(xué)系馬天星教授及其博士生張陸峰等發(fā)現(xiàn)狄拉克費(fèi)米體系新的相圖

  我校物理學(xué)系馬天星教授及其博士生張陸峰與加州大學(xué)Davis分校的Richard T. Scalettar教授課題組合作,使用數(shù)值嚴(yán)格的方法,研究了狄拉克費(fèi)米體系中電子關(guān)聯(lián)和無序的相互競(jìng)爭(zhēng),發(fā)現(xiàn)無序減小了金屬-絕緣轉(zhuǎn)變需要的臨界庫(kù)倫相互作用值,并導(dǎo)致了新的非磁絕緣相。這一發(fā)現(xiàn)豐富了我們對(duì)狄拉克費(fèi)米體系中金屬-絕緣相變的認(rèn)知,有助于發(fā)明新的低功耗莫特晶體管。該成果已發(fā)表在國(guó)際物理學(xué)界權(quán)威期刊Phys. Rev. Lett.上[1],我校物理學(xué)系為第一完成單位。

  

  早在1958年,美國(guó)物理學(xué)家Anderson首先預(yù)測(cè),在導(dǎo)體內(nèi)加入雜質(zhì),導(dǎo)電性會(huì)消失而呈現(xiàn)出絕緣體的性質(zhì)。這一現(xiàn)象,即Anderson局域化,是凝聚態(tài)物理的經(jīng)典問題,Anderson也因此獲得了1977年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。近年來,無相互作用的狄拉克費(fèi)米電子體系,如石墨烯、硅烯等新型材料引起了人們廣泛的興趣,其典型特點(diǎn)是費(fèi)米能級(jí)附近的電子態(tài)密度的線性色散關(guān)系。

  

  在實(shí)際材料中,電子關(guān)聯(lián)和無序不可避免,而理論上處理好電子關(guān)聯(lián)與無序的競(jìng)爭(zhēng)是凝聚態(tài)物理領(lǐng)域的難題。利用精確的量子蒙特卡羅數(shù)值算法,他們研究了狄拉克費(fèi)米體系中,多體關(guān)聯(lián)相互作用和無序效應(yīng)這兩種電子態(tài)局域化驅(qū)動(dòng)機(jī)制在該二維系統(tǒng)中的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。他們發(fā)現(xiàn)當(dāng)引入無序后,減小了金屬-絕緣轉(zhuǎn)變需要的臨界庫(kù)倫相互作用U值,并增大了維持AFM(反鐵磁長(zhǎng)程序)所需的U值,從而系統(tǒng)的磁性轉(zhuǎn)變和金屬-絕緣轉(zhuǎn)變不再同時(shí)發(fā)生。在這個(gè)新的相圖內(nèi),還發(fā)現(xiàn)了從無能隙-類Anderson絕緣體到有能隙-類莫特絕緣體的相變過程。

  

  另外,馬天星教授的課題組主要從事電子關(guān)聯(lián)體系磁性和超導(dǎo)電性的研究,其與合作者預(yù)言的石墨烯體系自旋三重態(tài)的超導(dǎo)配對(duì)[2],最近得到了劍橋大學(xué)實(shí)驗(yàn)小組的支持[3]。這些工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目和面上項(xiàng)目、北京師范大學(xué)高性能計(jì)算中心等的支持。

  

  全文鏈接:

  

  [1] https:/journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.116601

  

  [2] https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.90.245114

  

  [3] http://www.nature.com/articles/ncomms14024 

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