Chuyển pha kim loại - điện môi từ trong một số hệ điện tử tương quan trao đổi kép
Vật lý các chất đông đặc
Luận án này tập trung nghiên cứu chuyển pha kim loại - điện môi trong vật lý các chất đông đặc, đặc biệt là các điều kiện tồn tại của trạng thái điện môi tô pô từ tính, sử dụng cơ chế trao đổi kép. Đề tài xuất phát từ sự quan tâm đến các pha điện môi tô pô và trật tự tầm xa dưới tác động của các yếu tố như pha tạp từ, tương tác trao đổi spin, liên kết spin quỹ đạo, tương quan điện tử, từ trường hay sự dịch chuyển mức năng lượng. Mục tiêu chính là nghiên cứu tác động của tạp từ lên sự tồn tại và tính chất của các pha tô pô và từ tính, cũng như khám phá sự xuất hiện của trạng thái điện môi nửa tô pô.
Về phương pháp, luận án đề xuất sử dụng sự giao nhau của không điểm của hàm Green tô pô để xác định các pha tô pô trong hệ tương tác, thay vì tính toán các bất biến tô pô phức tạp hoặc khảo sát trạng thái biên. Lý thuyết trường trung bình động (DMFT) được áp dụng để giải quyết các vấn đề nghiên cứu. Luận án được cấu trúc thành ba chương chính: Chương 1 trình bày tổng quan về chất điện môi tô pô, các phương pháp xác định pha và lý thuyết trường trung bình động. Chương 2 đi sâu vào tác động của tạp từ lên tính chất của các pha tô pô và từ tính trong chất điện môi tô pô từ. Chương 3 xây dựng hàm Green tô pô một hạt để xác định các pha tô pô của hệ tương tác và nghiên cứu điều kiện tồn tại trạng thái điện môi nửa tô pô trong các mô hình có và không có đối xứng nghịch đảo thời gian.
Các kết quả chính cho thấy tạp từ tác động khác nhau lên đặc tính tô pô tùy thuộc vào mật độ lấp đầy electron. Trạng thái điện môi tô pô không tầm thường chỉ tồn tại ở mật độ lấp đầy một nửa và một phần tư. Sự tương tác giữa trao đổi spin và thế ion có thể gây ra sự phá vỡ đối xứng spin tô pô. Đặc biệt, luận án đã chỉ ra sự tồn tại của trạng thái nửa tô pô trong trạng thái điện môi phản sắt từ (AFI), đặc trưng bởi sự phá vỡ đối xứng spin tô pô, nơi electron với một hướng spin hình thành trạng thái tô pô không tầm thường và hướng còn lại hình thành trạng thái tô pô tầm thường. Trạng thái này có khả năng tồn tại bất kể chất điện môi tô pô từ có hay không có đối xứng nghịch đảo thời gian và đòi hỏi trật tự phản sắt từ tầm xa cùng sự phá vỡ đối xứng tâm mạng tinh thể.