論文の概要: Stability conditions for a large anharmonic bipolaron
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2211.11632v1
- Date: Mon, 21 Nov 2022 16:46:23 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-17 23:15:38.148900
- Title: Stability conditions for a large anharmonic bipolaron
- Title（参考訳）: 大型非調和バイポーラロンの安定性条件
- Authors: Matthew Houtput, Jacques Tempere
- Abstract要約: 大きなポーラロン(英: large polaron)は、物質のフォノンと相互作用するほとんど自由な電子からなる準粒子である。
理論上、大きなバイポーラロンは強い1電子-1-フォノンカップリングによって形成されることが示されている。
ここでは, 1-電子-2-フォノンカップリングが大型双極子問題に及ぼす影響について検討する。
- 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: A large polaron is a quasiparticle that consists of a nearly free electron
interacting with the phonons of a material, whose lattice parameters are much
smaller than the polaron scale. The electron-phonon interaction also leads to
an attractive interaction between electrons, which can allow two polarons to
pair up and form a bipolaron. It has been shown that large bipolarons can form
in theory due to strong 1-electron-1-phonon coupling, but they have not been
seen in real materials because the critical value of the required
electron-phonon interaction is too large. Here, we investigate the effect of
1-electron-2-phonon coupling on the large bipolaron problem.
Starting from a generalization of the Fr\"ohlich Hamiltonian that includes
both the standard 1-electron-1-phonon interaction as well as an anharmonic
1-electron-2-phonon interaction, we use the path integral method to find a
semi-analytical upper bound for the bipolaron energy that is valid at all
values of the Fr\"ohlich coupling strength $\alpha$. We find the bipolaron
phase diagram and conditions for the bipolaron stability by comparing the
bipolaron energy to the energy of two free polarons. The critical value of the
Fr\"ohlich coupling strength $\alpha_{\text{crit}}$ is calculated as a function
of the strength of the 1-electron-2-phonon interaction. The results suggest
that large bipolaron formation is more likely in materials with significant
1-electron-2-phonon interaction as well as strong 1-electron-1-phonon
interaction, such as strontium titanate.
- Abstract（参考訳）: 大きなポーラロン(英: large polaron)は、物質のフォノンと相互作用するほとんど自由な電子からなる準粒子であり、格子パラメータはポーラロンスケールよりもはるかに小さい。
電子-フォノン相互作用は電子間の魅力的な相互作用をもたらすため、2つのポラロンが対になってバイポーラロンを形成することができる。
強い1-電子-1-フォノンカップリングにより理論上は大きな双極子を形成することが示されているが、必要な電子-フォノン相互作用の臨界値が大きすぎるため実材料では見られない。
ここでは, 1-電子-2-フォノンカップリングが大型双極子問題に及ぼす影響について検討する。
標準1-電子-1-フォノン相互作用とアンハーモニック1-電子-2-フォノン相互作用の両方を含むFr\"ohlich Hamiltonianの一般化から始まり、経路積分法を用いてFr\"ohlich結合強度$\alpha$のすべての値で有効な双極子エネルギーの半解析上界を求める。
バイポーラロンエネルギーと2つの自由ポーラロンのエネルギーを比較することにより、バイポーラロン位相図とバイポーラロン安定性の条件を見いだす。
Fr\"ohlich結合強度$\alpha_{\text{crit}}$の臨界値は、1-電子2-フォノン相互作用の強度の関数として計算される。
この結果は、チタン酸ストロンチウムのような強い1-電子-2-フォノン相互作用と強い1-電子-1-フォノン相互作用を持つ物質では、大きなバイポーラロン形成がより起こりやすいことを示唆している。
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