論文の概要: Beyond the Fr\"ohlich Hamiltonian: Path integral treatment of large polarons in anharmonic solids

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2011.05974v4
• Date: Tue, 11 May 2021 15:38:24 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-25 03:07:29.922427
• Title: Beyond the Fr\"ohlich Hamiltonian: Path integral treatment of large polarons in anharmonic solids
• Title（参考訳）: Fr\"ohlich Hamiltonian: Path integral treatment of large polaron in anharmonic solids
• Authors: Matthew Houtput, Jacques Tempere
• Abstract要約: Fr"ohlich理論は、非調和性の問題を3階まで排除するために拡張可能であることを示す。 摂動理論とファインマンの経路積分形式論の両方を用いて、新しいポーラロンのエネルギーと有効質量を計算する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The properties of an electron in a typical solid are modified by the interaction with the crystal ions, leading to the formation of a quasiparticle: the polaron. Such polarons are often described using the Fr\"ohlich Hamiltonian, which assumes the underlying lattice phonons to be harmonic. However, this approximation is invalid in several interesting materials, including the recently discovered high-pressure hydrides which superconduct at temperatures above $200$K. In this paper, we show that Fr\"ohlich theory can be extended to eliminate this problem. We derive four additional terms in the Fr\"ohlich Hamiltonian to account for anharmonicity up to third order. We calculate the energy and effective mass of the new polaron, using both perturbation theory and Feynman's path integral formalism. It is shown that the anharmonic terms lead to significant additional trapping of the electron. The derived Hamiltonian is well-suited for analytical calculations, due to its simplicity and since the number of model parameters is low. Since it is a direct extension of the Fr\"ohlich Hamiltonian, it can readily be used to investigate the effect of anharmonicity on other polaron properties, such as the optical conductivity and the formation of bipolarons.
• Abstract（参考訳）: 典型的な固体中の電子の性質は結晶イオンとの相互作用によって変化し、準粒子であるポーラロンを形成する。 このようなポーラロンはしばしば、下層の格子フォノンが調和的であると仮定するFr\"ohlich Hamiltonianを用いて記述される。 しかし、この近似は、最近発見された200ドル以上の温度で超伝導である高圧水素化物など、いくつかの興味深い材料では無効である。 本稿では,この問題を解消するために fr\"ohlich theory を拡張可能であることを示す。 我々は、Fr\"ohlich Hamiltonianの4つの追加用語を導出し、非調和性を3階まで考慮した。 摂動理論とファインマンの経路積分形式論の両方を用いて、新しいポーラロンのエネルギーと有効質量を計算する。 アニハーモニック項は電子の著しい付加的トラップをもたらすことが示されている。 導出されたハミルトニアンは、単純さとモデルパラメータの数が低いため、解析的な計算に適している。 fr\"ohlich hamiltonian の直接拡張であるため、光伝導率や双極子の形成といった他のポーラロン特性に対する非調和性の影響を調べるのに容易に用いられる。

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