Numerical study of correlated electron systems :강상관 전자계의 수치적 연구

한만천

자료유형: 학위논문

저자정보: 한만천 (연세대학교, Graduate School, Yonsei University)

지도교수: Hyoung Joon Choi

발행연도: 2020

저작권: 연세대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수16

초록· 키워드

제일원리 계산과 다체물리 방법의 결합은 상관전자계의 연구의 최첨단 방법이다.
이는 밀도 범함수 이론에서 미처 고려되지 못한 전자간 상호작용 효과를 다체물리 방법을 이용해서 보정하는 방법으로, 특히 동역학적 평균장 이론과의 결합인 DFT+DMFT 방법이 실제 물질계산에서 근래 많이 사용된다.
이 논문에선, 동역학적 평균장 이론의 핵심 부분인 앤더슨 불순물 모델을 푸는 효율적인 방법과 이를 이용해 물질계산에 이용할 수 있는 DFT+DMFT 방법이 구현되었다.
앤더슨 불순물 모델을 푸는데 있어서 가장 많이 사용되는 방법인 시간 연속적 양자 몬테 가를로 방법을 구현하였고,
이 방법에서 불가피하게 나타나는 통계적 오류를 물리적인 원리에 기반해 제거하는 방법을 제안하였다.
개발된 프로그램을 이용하여, 최근 주목받고 있는 꼬인 겹층 그래핀에서의 전자간 상관효과에 대하여 계산하였다.
또한, 유사포텐셜 기반의 제일원리 프로그램과 DMFT의 결합을 통한 DFT+DMFT 프로그램의 개발에 성공하였다.
구현과정에서, 국소적 오비탈을 기저로 사용하는 제일원리 계산으로부터 앤더슨 불순물 모델로의 사영, 역과정인 포함 연산자를 구체적으로 정의하였으며,
제일원리 계산에서 핵심적인 변수로 사용되는 전자 밀도에 DMFT에서 고려된 상호작용 효과를 효율적으로 반영하는 방법을 고안하였다.
이렇게 개발된 DFT+DMFT 프로그램을 이용하여 전자간 상호작용이 크다고 알려진 전이금속 기반의 물질들에 대하여 제일원리 계산을 수행하였다.
먼저, SrVO$_3$의 전자구조 계산을 수행하였고, 실험적으로 관측되는 유효질량을 재현하였다.
또한, 철기반 고온 초전도체 물질인 LiFeAs와 LaFeAsO의 전자구조 계산을 수행하였다
연구결과, DMFT를 통해서 전자간 상호작용을 고려한 전자구조가 실험적인 스펙트럼과 일치함을 확인했고,
철기반 고온 초전도체 물질에서의 전자간 상호작용 효과는 오비탈 의존성이 강함을 확인하였다.

#강상관계 #동역학적 평균장이론 #시간 연속적 양자적 몬테 카를로 #꼬인 겹층 그래핀 #철기반 초전도체 #Strongly correlated system #Dynamical mean field theory #DFT+DMFT #Continuous-time quantum Monte Carlo #Twisted bilayer graphene #Iron-based superconductor

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