有限温度电子气的等离子体介电响应

在本研究中，我们报道了在著名的随机相位近似下，有限温度电子气与外部及自诱导等离子体场均发生静电相互作用时的介电响应。采用包含等离子体能带结构的广义能量色散关系，计算了均匀电子气的林哈德（Lindhard）介电响应，并由此推导出诸多重要物理泛函，如结构因子、损失函数、屏蔽势、光学反射率与电子阻止本领。本介电响应双长度尺度理论同时纳入了单电子与电子集体静电振荡；由于等离子体波数处的范霍夫（Van-Hove）型奇异性，该理论展示了电子气在任意简并度下与电磁相互作用的等离子体响应显著特征。研究表明，静态杂质电荷屏蔽势为振荡的伦纳德-琼斯（Lennard-Jones）型吸引势，其与经典非相互作用林哈德理论所预言的以及由量子流体力学方法得到的舒克拉-埃利亚松（Shukla-Eliasson）吸引势均截然不同。研究还揭示，由于共振电子-等离子体相互作用以及电子响应函数的多极结构，朗道阻尼区域呈分散状。当前研究成果可能对广泛的非相对论电子密度-温度区间（从实验室尺度的半导体与纳米电子技术到温稠密物质状态）相关的众多物理现象具有重要意义。