Numerical calculation of clusters with strong correlations between electrons

Abstract

The relationship between one body picture for electrons and many body effects has been studied using a new model of mixed chain by the Hubbard chain U sites and normal sites. The electronic properties of chains composed of ions with strong correlation expressed by Hubbard site being sandwiched by normal ions has been investigated by using the exact diagonalization method. The model was the one dimensional chain composed of the series of ions N-N-U-U-U-N-N, in which U and N meant the sites with strong correlation and normal metal ions, respectively. Hamiltonian was expressed by the U sites and one body electronic levels of a single ion for N sites. The numerical calculation has been carried out for the exact diagonalization for the systems of the site number of M = 7 adopting t as the unit of transfer energy. No degree of freedom for a spin has been found. It was suggested that these levels for the chemical potential mu in the range less than +1.5 and greater than -1.5 were separated far from lower (-U/2) and upper (+U/2) Hubbard levels. Then, the energy difference d has been put to the model in order to investigate the effects of the intermixing between the localized states. Calculation was performed for the conditions of U = 8, d = 0.5 and beta U = 160. It was found that there was an anomalous structure around mu greater than -2 and less than +2, and that it appeared around the midpoint between lower (-U/2) and upper (+U/2) Hubbard levels. It was suggested that the degree of freedom can be found for a spin.

ハバード鎖Uサイトと正規サイトからなる混合鎖の新規模型を用いて、電子に対して1体像と多体効果との間の関係を研究した。正規イオンに挟まれたハバードサイトにより表される、強相関を伴うイオンが構成する鎖の電子特性を厳密対角化法を用いて検討した。模型はイオンシリーズN-N-U-U-U-N-Nからなる1次元鎖とし、UとNはそれぞれ強相関および常伝導金属イオンをもつサイトを示す。ハミルトニアンをUサイトおよびNサイトに対する単一イオンの1体電子準位により表した。転移エネルギーの単位としてtを採用して、サイト数M=7の系に対して厳密対角化数値計算を行った。スピンについて自由度は見いださなかった。これは、化学ポテンシャルμが-1.5<μ<+1.5の範囲の時、これらの準位がハバード準位の低域(-U/2)や高域(+U/2)からかなり離れていることを示唆している。ついで、局在化状態間の混合の効果を検討するため、模型にエネルギー差dを与えた。U=8、d=0.5およびβU=160に対する計算結果を求めた。-2<μ<+2の範囲付近で異常構造を示すこと、および異常構造はハバード準位の低域(-U/2)と高域(+U/2)間の中点付近に現れることが分かった。スピンに対して自由度を見いだす可能性のあることを示唆した。