四格点Hubbard团簇中电荷-自旋分离、配对涨落和赝隙的精确研究

我们通过将四格点Hubbard团簇的解析本征值与巨正则和正则系综方法相结合，在温度（T）、磁场（h）、在位相互作用（U）和化学势的多维参数空间中，对电荷-自旋分离、配对涨落和赝隙进行了精确研究。我们的结果，在平均电子数<N>=3附近，强烈表明存在一个用于电子局域化的临界参数U_{c}(T)，以及在U>U_{c}(T)时存在粒子-空穴束缚（正）能隙，并具有零温量子临界点U_{c}(0)=4.584。对于U<U_{c}(T)，我们发现了粒子-粒子对束缚，并伴有（正）配对能隙。在U>U_c(T)时，基态简并被解除，团簇由于在所有（允许的）整数电子数处存在能隙而成为类似Mott-Hubbard的绝缘体。相反，对于U< U_c(T)，我们在<N>=3附近有限温度下发现了电子对束缚不稳定性，这体现了一种可能的配对机制，是小团簇中超导性的前驱。此外，得到的相图由电荷和自旋赝隙、反铁磁关联、空穴配对以及在小团簇系综中1/8填充附近的竞争性富空穴（<N>=2）、贫空穴（<N>=4）和磁性（<N>=3）区域组成，与最近在掺杂高T_c铜氧化物家族中发现的相图和非均匀相分离非常相似。