Supongamos que uno tiene un hamiltoniano continuo con interacción espín-órbita, por ejemplo
y quiere aproximarse a este hamiltoniano con un modelo discreto de unión estrecha. Esto se puede hacer con el método de diferencias finitas (por ejemplo, Datta, Quantum Transport), usando la sustitución
Supongamos ahora que uno tiene el problema opuesto, es decir, tiene un hamiltoniano de enlace estrecho y quiere obtener información sobre el sistema en el límite continuo. Solo como ejemplo, considere el hamiltoniano de unión estrecha
dónde y son los índices de espín. Este hamiltoniano es en el caso general no solucionable analíticamente, ya que los parámetros y puede depender de los sitios de red (por ejemplo, el sistema puede contener una o más impurezas).
Sin embargo, para finitos uno siempre puede, en principio, diagonalizar el hamiltoniano numéricamente y calcular algunas cantidades físicas relevantes, por ejemplo, la brecha. Estoy explícitamente interesado en los casos en los que el modelo de enlace estricto se puede resolver solo numéricamente.
¿Existe un método general para tomar el límite continuo? y de un modelo general discreto de enlace estricto? Para evitar confusiones, recalco que no me interesa el caso donde el sistema es infinito, sino el caso límite donde el sistema es continuo, es decir, no discreto, sino de tamaño finito. .
Una idea es calcular numéricamente los espectros y las cantidades físicas relevantes para aumentar y con un parámetro de red decreciente con la restricción y deducir el comportamiento asintótico. Como en el límite continuo y ( es el parámetro SO), esto es equivalente a tomar el límite y tomando y .
¿Es correcto este enfoque? ¿Es correcto suponer el límite con y en cada paso del cálculo? ¿Hay una referencia o un libro que discuta el límite discreto a continuo?
Muchas gracias de antemano.
Para obtener la brecha de energía en el límite termodinámico, se debe tomar dónde es el número de átomos y el tamaño del sistema, pero mantenga (es decir, densidad) fijo. En su caso, significa simplemente tomar a es suficiente y mantener todo arreglado por ahora. Este modelo de unión estrecha se puede resolver exactamente. En primer lugar, observe que los dos primeros términos son identidad si se trata de la parte de espín, por lo que uno es libre de elegir cualquier eje de cuantización de espín. Para simplificar, giremos los ejes de giro de manera que el último término sea proporcional a . Suponiendo condiciones de frontera periódicas , puedes ir al espacio de impulso , el hamiltoniano se convierte en
Básicamente, los electrones de giro hacia arriba y hacia abajo están desacoplados. Los electrones giran arriba/abajo tienen una dispersión . Así que hay dos bandas, y ahora puedes llenar las bandas con los electrones.
Darse cuenta de es (menos) el potencial químico, que básicamente indica que los niveles de energía deben llenarse hasta . Tenga en cuenta que las bandas para los electrones de giro hacia arriba y hacia abajo tienen casi la misma "forma", por lo que puede convencerse fácilmente de que mientras cruza la dispersión en absoluto (lo que significa que las bandas no están vacías ni completamente ocupadas), terminará con un metal que no tiene brecha en el límite termodinámico.
Solo un comentario más: supongo que está tratando de modelar electrones 1d con acoplamiento espín-órbita. Por lo general, en sistemas como los nanocables semiconductores, el acoplamiento espín-órbita (por ejemplo, Rashba) parece (Observe la delante), no el que escribiste.
sintético
Meng Cheng
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