Научная тема: «ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ КВАЗИЧАСТИЦ В ТРЕХ- И ДВУМЕРНЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМАХ В РАМКАХ МНОГОЧАСТИЧНОЙ ТЕОРИИ ВОЗМУЩЕНИЙ»
Специальность: 01.04.07
Год: 2012
Основные научные положения, сформулированные автором на основании проведенных исследований:
  1. В результате систематического ab initio исследования, проведенного в рамках G0W0 приближения, выявлены закономерности в изменении свойств квазичастиц, а также установлены основные факторы влияния на:
    • энергетическую зависимость времени жизни квазичастиц в кубических парамагнитных переходных металлах разных �-периодов таблицы Менделеева (V, Nb, Ta, Mo, W, Rh, Ir);
    • спиновую асимметрию времени жизни, скорости и средней длины свободного пробега квазичастиц в ферромагнитных чистых металлах (Сo, Fe, Ni) и соединениях систем Co-Fe (B2-CoFe, D03-Co3Fe) и Ni-Fe (L10-NiFe, L12-Ni3Fe).
  2. Разработан и реализован метод вычисления собственной энергии квазичастиц, основанный на полученном в локальном приближении вариационном решении уравнения Бете-Солпитера, определяющего двухчастичную амплитуду рассеяния (�-матрицу) в лестничном приближении. Результирующее выражение для Т-матрицы аналогично таковому в подходах, основанных на использовании модельных гамильтонианов, но, в отличие от последних, вместо модельных параметров содержит локальное взаимодействие, зависящее от импульса и энергии и определяемое экранирующими свойствами изучаемой системы. В случае многократного электрон-дырочного рассеяния локальное взаимодействие может быть связано с обменной частью многочастичного фактора локального поля, учитывающего эффекты обменно-корреляционной дырки в линейном отклике системы.
  3. С помощью разработанного метода обнаружено, что в широком интервале значений электронной плотности в модели «желе» влияние учета многократного электрон-дырочного рассеяния на свойства квазичастиц в сравнении с результатами G0W0   приближения выражается в уменьшении времени жизни, модификации дисперсии энергии квазичастиц (зона шире, чем в G0W0   приближении, но ´уже, чем в невзаимодействующей системе), понижении спектрального веса и увеличении эффективной массы квазичастиц. В случае ab initio расчетов совместный учет многократного электрон-дырочного рассеяния и эффектов реальной зонной структуры заметно улучшает согласие с экспериментальными данными как по закону дисперсии и ширине линии плазмона, так и по времени релаксации фотовозбужденных электронов.
  4. В рамках G0W0   приближения установлено, что в двумерных электронных системах со спин-орбитальным взаимодействием, обусловленным структурной (вклад Рашбы) и объемной (вклад Дрессельхауза) инверсионной асимметрией, в случае слабого спинового расщепления ширина спектральной функции квазичастиц как функция энергии возбуждения пренебрежимо мало отличается от таковой в двумерной электронной системе без спин-орбитального взаимодействия. Заметные отличия наблюдаются лишь в области появления дополнительного к образованию электрон-дырочных пар канала затухания за счет эмиссии плазмона. В случае сильного спинового расщепления проявляет себя значительная спиновая асимметрия времени жизни и средней длины свободного пробега электронов, и появляется плазмонный канал затухания дырок.
Список опубликованных работ
A1. Nechaev I. A. Variational solution of the Т-matrix integral equation / I. A. Nechaev, E. V. Chulkov // Phys. Rev. B. 2005. Vol. 71, № 11. P. 115104(1–7).

A2. Nechaev I. A. Multiple electron-hole scattering efect on quasiparticle properties in a homogeneous electron gas / I. A. Nechaev, E. V. Chulkov // Phys. Rev. B. 2006. Vol. 73, № 16. P. 165112(1–11).

A3. Chulkov E. V. Decay of electronic excitations in bulk metals and at surfaces / E. V. Chulkov, A. Leonardo, I. A. Nechaev, V. M. Silkin // Surf. Sci. 2006. Vol. 600, № 18. P. 3795–3802.

A4. M¨onnich A. Experimental time-resolved photoemission and ab initio study of lifetimes of excited electrons in Mo and Rh / A. M¨onnich, J. Lange, M. Bauer, M. Aeschlimann, I. A. Nechaev, V. P. Zhukov, P. M. Echenique, E. V. Chulkov // Phys. Rev. B. 2006. Vol. 74, № 3. P. 035102(1–8).

A5. Nechaev I. A. GW lifetimes of quasiparticle excitations in paramagnetic transition metals / I. A. Nechaev, E. V. Chulkov, P. M. Echenique // Phys. Rev. B. 2007. Vol. 76, № 24. P. 245125(1–5).

A6. Нечаев И. А. Ab initio расчет времени жизни квазичастичных возбуждений в переходных металлах в рамках GW-приближения / И. А. Нечаев, В. П. Жуков, Е. В. Чул-ков // ФТТ. 2007. Т. 49, № 10. С. 1729–1736.

A7. Нечаев И. А. Учет обменно-корреляционных эффектов в ab initio методах расчета закона дисперсии и ширины линии плазмона в металлах / И. А. Нечаев, В. М. Силкин, Е. В. Чулков // ФТТ. 2007. Т. 49, № 10. С. 1737–1743.

A8. Nechaev I. A. Theoretical study of quasiparticle inelastic lifetimes as applied to aluminum / I. A. Nechaev, I. Y. Sklyadneva, V. M. Silkin, P. M. Echenique, E. V. Chulkov // Phys. Rev. B. 2008. Vol. 78, № 8. P. 085113(1–13).

A9. Nechaev I. A. Hole dynamics in a two-dimensional spin-orbit coupled electron system: Theoretical and experimental study of the Au(111) surface state / I. A. Nechaev, M. F. Jensen, E. D. L. Rienks, V. M. Silkin, P. M. Echenique, E. V. Chulkov, P. Hofmann // Phys. Rev. B. 2009. Vol. 80, № 11. P. 113402(1–4).

A10. Нечаев И. А. Ширина спектральной функции квазичастиц в двумерном электронном газе со спин-орбитальным взаимодействием / И. А. Нечаев, Е. В. Чулков // ФТТ. 2009. Т. 51, № 9. С. 1672–1677.

A11. Нечаев И. А. Свойства квазичастичных возбуждений в ферромагнитном сплаве FeCo / И. А. Нечаев, Е. В. Чулков // ФТТ. 2009. Т. 51, № 4. С. 713–719.

A12. Chulkov E. V. Electronic structure and excitations on clean and nanostructured metal surfaces / E. V. Chulkov, A. Zugarramurdi, S. S. Tsirkin, X. Zubizarreta, I. A. Nechaev, I. Y. Sklyadneva, S. V. Eremeev // Eur. Phys. J. B. 2010. Vol. 75, № 1. P. 37–47.

A13. Nechaev I. A. Inelastic decay rate of quasiparticles in a two-dimensional spin-orbit coupled electron system / I. A. Nechaev, P. M. Echenique, E. V. Chulkov // Phys. Rev. B. 2010. Vol. 81, № 19. P. 195112(1–6).

A14. Nechaev I. A. Quasiparticle dynamics in ferromagnetic compounds of the Co-Fe and Ni-Fe systems / I. A. Nechaev, E. V. Chulkov // Eur. Phys. J. B. 2010. Vol. 77, № 1. P. 31–40.

A15. Нечаев И. А. Особенности затухания квазичастиц в двумерных электронных системах со спин-орбитальным взаимодействием / И. А. Нечаев, В. М. Силкин, Е. В. Чул-ков // ЖЭТФ. 2011. Т. 139, № 1. С. 155–161.