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高温超导电性机理的研究是铜氧化物超导材料研究的核心问题,而铜氧化物超导材料正常态反常物理性质的研究是高温超导电性机理研究的中心议题.在一维t-J模型和电荷自由度与自旋自由度相分离的费密子-自旋理论(charge-spin separationfermion-spin theory)的框架下,本文对铜氧化物超导材料正常态反常的电子结构进行了较为系统的研究.
在论文第一章,我们首先简单介绍了超导发展背景和准一维强关联氧化物材料的基本性质。在第二章,我们引入了可以描述二氧化铜平面内基本的低能物理过程的t-J型的模型.介绍了可以较好地处理体现电子强关联特征的电子单占据局域约束条件的电荷自由度与自旋自由度相分离的费密子-自旋理论.我们还在一维t-J模型和电荷自由度和自旋自由度相分离的费密子.自旋理论下,给出了准一维强关联氧化物材料的平均场理论.在论文第三章,我们从一维t-J模型出发,应用电荷自由度和自旋自由度相分离的费密子一自旋理论,研究了电子谱函数、准粒子色散关系和态密度并着重讨论了空穴掺杂铜氧化物电子谱中低能准粒子峰的行为.电子谱函数A(k,ω)中的低能峰在所有的动量点上都十分明显,随动量的改变峰的位置也发生改变,产生了随动量的色散,形成的能带的带宽能量尺度由磁相互作用的量级J来控制.在准一维强关联氧化物中也存在绝缘体-金属转变,随着掺杂浓度的增加,化学势μ逐渐向下Hubbard 带上端移动,输运性质增强.我们的结果还表明电子谱和准粒子色散的反常行为源于系统中存在的强关联相互作用,是电荷自由度和自旋自由度相分离的自然结果.第四章是我们的结论及展望.这些工作不仅有利于我们更深入地了解一维强关联电子体系物理性质,而且让我们更加确信电荷自由度与自旋自由度相分离的费密子-自旋理论是一种有效地处理强关联体系的理论.