ОБМЕН И СПИНОВЫЕ СОСТОЯНИЯ В КВАНТОВЫХ ТОЧКАХ В УСЛОВИЯХ СИЛЬНЫХ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ КОРРЕЛЯЦИЙ. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕТОДОМ ИНТЕГРАЛОВ ПО ТРАЕКТОРИЯМ ФЕЙНМАНА
Шевкунов С.В.

Поступила в редакцию: 12 Января 2013

DOI: 10.7868/S0044451013100131

DJVU (278K)

PDF (599.7K)

Исследованы фундаментальные закономерности в поведении электронов в модельных квантовых точках, обусловленные обменом и сильными кулоновскими корреляциями. Методом интегралов по траекториям на основе первых принципов численно моделируются системы 2, 3, 4 и 6 взаимодействующих тождественных электронов, заключенных в трехмерную сферическую потенциальную яму с параболическим удерживающим потенциалом на фоне термических флуктуаций. Рассчитаны температурные зависимости спина и коллективной спиновой магнитной восприимчивости в модельных квантовых точках различных пространственных размеров. Представлена принципиально точная процедура учета перестановочной симметрии и спинового состояния электронов, позволяющая выполнить численные расчеты в рамках доступных современных компьютерных мощностей. Определены условия применимости вириального эстиматора энергии и его оптимальная форма в системах с обменом. Предложен альтернативный основному эстиматору корреляционный эстиматор кинетической энергии. Продемонстрирована фундаментальная связь между кинетической энергией квантовой частицы и характером ее виртуальной диффузии в мнимом времени. В терминах интегралов по траекториям численно воспроизведен процесс естественного «спаривания» спинов электронов при сжатии квантовой точки и охлаждении системы. Получены температурные зависимости спиновой магнитной восприимчивости электронных пар с характерным максимумом, обусловленным «спариванием» спинов.