莫特和近藤绝缘体中由自旋和电荷扰动诱导的电子模式

在传统能带绝缘体中，电子能带结构通常不受通过化学势移动进行掺杂或升高温度的影响。相比之下，莫特和近藤绝缘体的能带结构已被证明可以通过掺杂或升高温度来改变：在带隙内会诱导出电子模式，并表现出从带边动量平移的磁色散关系。本研究证明，这种显著的强关联效应的底层机制可以推广到由各种自旋和电荷扰动（包括对自旋带隙的莫特和近藤绝缘体的磁化）引起的电子模式的出现。如果在给定时刻有宏观数量的自旋或电荷被扰动激发，这些涌现模式可以改变能带结构。通过研究选择规则，并利用Bethe ansatz和弱胞间跃迁的有效理论，阐明了这些涌现模式的起源和色散关系，特别是色散关系为何以及如何依赖于扰动的动量和能量。通过对一维和二维Hubbard模型、周期性Anderson模型、Kondo晶格模型以及梯形和双层Hubbard模型的数值计算，验证了理论结果在不同模型和空间维度上的有效性和普适性。这项研究为理解自旋和电荷扰动为何以及如何改变强关联绝缘体中的能带结构提供了关键见解，从而为强关联电子学中的能带结构工程铺平了道路，利用本文揭示的非传统特性实现前所未有的功能。