多流量子电子系统的能带结构

本文中，我们利用量子多流模型，发展了一种研究具有任意简并度的流动电子气中等离子体激元激发的能带结构的方法。采用多流体量子流体力学模型得到$N$重耦合伪力微分方程组，并由此计算等离子体激元激发的能带结构。结果表明，由离散速度丝及其在电子气中的静电模式耦合，不可避免地出现由带隙分隔的能带。当前模型也为无碰撞阻尼和相位混合提供了另一种描述，即由于类波与类粒子振荡之间的模式耦合而在能带隙内发生的集体散射现象。量子多流模型被进一步推广以包含虚流，用于计算一维等离子体晶体的电子能带结构。值得注意的是，不同于自由电子模型中的空晶格近似，由于电子间的集体静电相互作用，等离子体激发中存在能带隙。还表明在第一布里渊区边界处的等离子体带隙大小在倒格矢$G$接近金属密度时达到最大。此外，讨论了电子-晶格束缚和电子-声子耦合强度对电子能带结构的影响。可以看出，能带结构的必然形成是各种电磁和引力耦合量子多流系统的普遍特征。