过度金属砷化物中的电子库仑相互作用

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铁基超导体是于2008年发现的新型高温超导材料,其最高转变温度达到了56K。由于铁基超导材料中洪特耦合所起的重要作用,该材料的顺磁态展现出了很强的多体效应。正是由于这种多体效应导致了铁基超导材料中准粒子有效质量2~5倍的中等强度的重整化、有限的准粒子寿命及坏金属行为。在本论文中,我们将讨论顺磁状态下的铁和钴砷化物的能谱中的电子库仑相互作用。  我们的工作基于实验数据和理论模拟的结合:实验方面我们利用角分辨光电子能谱,理论模拟方面则是利用结合了动力学平均场的密度泛函理论。我们的理论方法是第一性的,因为我们的参数都是直接源于实验所得的晶格参数,同位库仑相互作用的大小是由考虑了频率依赖的受限无规相近似的方法得到的。我们甚至在局域态密度近似的基础上更进一步,考虑了汤川势中福克项所产生的非局域屏蔽交换效应。  我们利用上述方法研究了铁基超导体的电子结构,并且着重分析了:BaCo2As2,CaFe2As2和Ba2Ti2Fe2As4O这三种化合物。我们计算了这三种材料的谱函数并直接与实验上ARPES测得的数据进行了比较。我们证明了3d轨道上的电子数是调控上述材料相互作用及相干性的核心参数。特别地,我们指出Ba2Ti2Fe2As4O中150K地非相干态是由Ti2As2O层地自掺杂效应所导致的,其物理机制类似于最佳掺杂Ba0.6K0.4Fe2As2。与之相反地BaCo2As2则显示良好的费米液体行为,从而可以使得ARPES测得很好地电子色散。利用BaCo2As2这一良好地性质,我们评估了非局域屏蔽交换效应和频率依赖地动力学库仑相互作用这一对竞争地效应。我们发现同时忽略这两种效应虽然可以得到正确地能带宽度,但是却无法精确地描述费米面和低能激发。只有考虑以上两种敌对地相互作用才可以准确地描述重要物理量。
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