热膨胀理论：准谐近似与来自准粒子重整化的修正
摘要
“准谐”（QH）理论不应被视为晶体中非谐效应的低阶理论，而应被认识为区别于“真实”非谐性的重要效应。QH 理论原始且广泛使用的含义是将 T=0 时依赖体积的谐声子能量 omega_Q(V) 代入非相互作用声子自由能。本文沿用该含义，但将其扩展至包含使用 T=0 时依赖体积的单粒子电子能量 epsilon_K(V)。我们证明，“裸”准粒子（QP）能量 omega_Q(V) 与 epsilon_K(V) 正确给出了亥姆霍兹自由能 F(V,T) 体积依赖的一阶项。因此，它们给出了热膨胀 alpha(T) 以及体模量温度依赖 B(T)-B_0 的领头阶结果。然而，被忽略的相互作用随 T 移动并展宽 omega_Q，也会移动自由能。在金属中，费米能级附近态的低 T 电子-声子质量增强引起的自由能移动，其大小与电子 QH 项相近。在 T 达到德拜温度之前，质量重整化基本消失，剩余的电子-声子自由能移动仅对热膨胀贡献高阶项。类似地，非谐声子-声子相互作用移动自由能，但仅以高阶项贡献于热膨胀。本文给出了热膨胀的显式下一阶公式，将“真实”非谐及类似的自由能修正与准粒子自能移动联系起来。除第九节外，下文已发表于 Modern Physics Letters B, Vol. 34, No. 2 (2020) 2050025。此后发现一个重大错误。该错误在第九节中予以修正，并将作为勘误发表于 Modern Physics Letters B。
引用
@article{arxiv.1906.07103,
title = {Theory of thermal expansion: Quasi-harmonic approximation and corrections from quasiparticle renormalization},
author = {Philip B. Allen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1906.07103},
year = {2022}
}
备注
9 pages; no figures. The original version was published in Modern Physics Letters B, Vol. 34, No. 2 (2020) 2050025. This version has a new section (Sec. IX: erratum) which corrects an important error. It will be published as an erratum in Modern Physics Letters B