长程库仑相互作用下 bilayer 电子系统中电荷动力学的理论

我们系统地研究了在存在长程库仑相互作用 (LRC) 的 bilayer 电子系统中的电荷激发。我们的主要观点是导出完全符合 bilayer 晶格结构的 LRC 公式。这是对 50 年前 Fetter 在电子气模型中获得的 LRC 的扩展，现在适用于任何电子密度。我们随后提供了在随机相位近似下电荷易激性的通用公式，并对其进行数值研究。我们未发现电荷有序倾向，而发现两种 plasmon 模态，w_{+} 和 w_{-} 模态。我们的第二个主要观点是阐明它们的谱权分布以及电子在层间隧穿的作用。w_{+-} 模态在 q_{z}c 方向上不具有 2pi 周期性。w_{+} 模态在平面动量 q_{||}=(0,0) 处在 q_{z}c=2n pi 时（n 为整数）失去谱权，而 w_{-} 模态在 q_{z}c=0 时对任何 q_{||} 无谱权，但在 q_{z}c=2n pi（n \ne 0）时获得显著谱权。两种 w_{+-} 模态在 q_{||}=(0,0) 处均为无能隙。当 q_{z}c 远离 2n pi 时，w_{+-} 模态表现出显著行为。当层间隧穿 t_z 相对较小（较大）时，w_{-}（w_{+}）模态在 q_{||}=(0,0) 处变为无能隙，而 w_{+}（w_{-}）模态保持能隙。然而，当考虑层间隙穿积分子 t_{z}' 时，无能隙模态在 q_{||}=(0,0) 处获得能隙，两种 w_{+-} 模态在任意 q_{z}c 处均为无能隙。为突出 LRC 的特殊特征，我们也阐明了其与短程相互作用情况的区别。尽管未包含强电子关联效应，本理论能够解释 Y 基铜配系超导体通过共挥无穿射线散射观察到的电荷激发数据。