Предположим, что имеется непрерывный гамильтониан со спин-орбитальным взаимодействием, например
и хотят аппроксимировать этот гамильтониан дискретной моделью с жесткой привязкой. Это можно сделать методом конечных разностей (например, Datta, Quantum Transport), используя замену
Предположим теперь, что у вас есть противоположная задача, т. е. у вас есть гамильтониан сильной связи и вы хотите получить информацию о системе в непрерывном пределе. В качестве примера рассмотрим гамильтониан сильной связи
где и являются спиновыми индексами. Этот гамильтониан в общем случае не имеет аналитического решения, так как параметры и может зависеть от узлов решетки (например, система может содержать одну или несколько примесей).
Однако для конечных в принципе всегда можно численно диагонализовать гамильтониан и вычислить некоторые соответствующие физические величины, например щель. Меня явно интересуют случаи, когда модель жесткой связи может быть решена только численно.
Существует ли общий метод получения непрерывного предела и общей дискретной модели сильной связи? Во избежание путаницы подчеркну, что меня интересует не случай, когда система бесконечна, а предельный случай, когда система непрерывна, т. е. не дискретна, а имеет конечные размеры. .
Одна из идей состоит в численном расчете спектров и соответствующих физических величин для увеличения и с уменьшающимся параметром решетки с ограничением и вывести асимптотическое поведение. Так как в непрерывном пределе и ( является параметром SO), это эквивалентно взятию предела и принимая и .
Правилен ли этот подход? Правильно ли считать предел с и на каждом шаге расчета? Есть ли справочник или книга, в которой обсуждается дискретный и непрерывный предел?
Спасибо заранее.
Для получения энергетической щели в термодинамическом пределе следует принять где это количество атомов и размер системы, но держите (т.е. плотность) фиксированная. В вашем случае это означает просто взять к достаточно и сохранить все исправлено на данный момент. Эта модель жесткой привязки может быть решена точно. Прежде всего, обратите внимание, что первые два члена тождественны, если речь идет о спиновой части, поэтому можно свободно выбирать любую ось квантования спина. Давайте для простоты просто повернем оси вращения так, чтобы последний член был пропорционален . Предполагая периодическое граничное условие , вы можете перейти в импульсное пространство , гамильтониан становится
В основном спины электронов вверх и вниз развязаны. Электроны со спином вверх/вниз имеют дисперсию . Итак, есть две полосы, и теперь вы можете просто заполнить полосы электронами.
Заметить, что (минус) химический потенциал, который говорит вам, что в основном уровни энергии должны быть заполнены до . Обратите внимание, что полосы для электронов со спином вверх и вниз имеют почти одинаковую «форму», так что вы можете легко убедиться, что до тех пор, пока пересекает дисперсию вообще (это означает, что зоны не пусты и не полностью заняты), вы получите металл, у которого нет разрыва в термодинамическом пределе.
Еще один комментарий: я предполагаю, что вы пытаетесь смоделировать одномерные электроны со спин-орбитальной связью. Обычно в системах, подобных полупроводниковым нанопроволокам, спин-орбитальная связь (например, Рашба) выглядит как (обратите внимание на впереди), а не тот, который вы написали.
синтетический
Мэн Ченг
синтетический