全耦合强度下极化子的第一性原理自洽多体理论
材料科学
2022-08-15 v1
摘要
我们提出一个在多体格林函数形式下从第一性原理描述极化子的理论框架。从一般电子-声子哈密顿量出发，我们推导出自洽 Dyson 方程，其中声子介导的自能由两项不同贡献组成。一项为 Fan-Migdal 自能，描述动态电子-声子过程；另一项为自能的新贡献，源于极化子基态中原子核的静态位移。本理论的最低阶近似在大极化子极限下给出标准的电子-声子相互作用多体微扰理论方法，在小极化子极限下给出 [Sio 等人, Phys. Rev. B 99, 235139 (2019); Phys. Rev. Lett. 122, 246403 (2019)] 中引入的第一性原理极化子方程。文中概述了在第一性原理计算中实施该统一形式的具体方案。我们将方法应用于 Fr"ohlich 模型，在所有耦合强度下获得了极为准确的极化子能量，与 Feynman 极化子理论及图蒙特卡洛计算一致。我们也分别恢复了弱耦合与强耦合下 Fr"ohlich 和 Pekar 的著名结果。本方法使得对真实材料中全耦合强度极化子的预测性多体计算成为可能。
引用
@article{arxiv.2208.06352,
title = {Ab initio self-consistent many-body theory of polarons at all couplings},
author = {Jon Lafuente-Bartolome and Chao Lian and Weng Hong Sio and Idoia G. Gurtubay and Asier Eiguren and Feliciano Giustino},
journal= {arXiv preprint arXiv:2208.06352},
year = {2022}
}