半填充石墨烯中的等离子体激元激发：量子蒙特卡洛与随机相位近似的比较研究

《Physical Review B》：Plasmon excitations in half-filled graphene: A comparative study between quantum Monte Carlo and random phase approximation

　　

强关联材料的输运性质不仅来源于电子和空穴等准粒子激发，还来源于由相互作用维持的等离子体类声模式等新兴集体激发。Pongsangangan 等人 [Phys. Rev. B 106, 205127 (2022)] 先前已表明，石墨烯中长寿命等离子体的热激发在相互作用主导区域为热和动量输运做出了巨大贡献。因此，要定量精确地理解流体输运，了解这些激发的详细信息是必要的。另一方面，石墨烯等离子体的动力学通常是在狄拉克锥近似下使用微扰理论研究的，从而忽略了有限布里渊区 (BZ) 和高阶微扰修正的影响。然而，对于强相互作用系统（包括悬浮石墨烯），这两种效应可能都很显著，其中有效耦合常数可达 ??=??2????F=2 的值。因此，本文使用无偏量子蒙特卡洛 (QMC) 计算研究了半填充悬浮石墨烯中等离子体的行为。我们确认了在 Γ 点周围存在定义良好的等离子体共振峰。与蜂窝晶格的随机相位近似 (RPA) 计算相比，结果显示与 QMC 定性一致。然而，RPA 产生了更稳定的等离子体模式，而 QMC 显示出由于模拟中自然包含的非微扰相互作用效应导致的展宽增强。为了考虑这种效应，我们通过用恒定寿命修正费米子传播子，推广了晶格 RPA 的计算。结果，等离子体频率向更高能量偏移，谱线展宽，从而与 QMC 达成更好的一致性。我们的发现强调，在发展悬浮石墨烯电子输运理论时，需要同时考虑有限 BZ 和强相互作用效应。