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基于紧密包层模型构建哈密顿量并计算谱函数
本文基于紧密包层模型构建哈密顿量并计算谱函数,具体步骤如下:
构建哈密顿量
使用参数t 表示最近邻 hopping 系数,k 表示 Bloch 波矢量,N 表示系统宽度,构建哈密顿量矩阵 H。通过 tridiag(A,B,B.H,N) 函数构造对角化矩阵,确保矩阵具有对称性。调整 H[0,0] 为 1000 以避免零点问题。 对角化哈密顿量
对每个给定的k 值,计算对应的哈密顿量矩阵 Hk0,并对其进行对角化。使用 LA.eigh 函数求得本征值 E 和对应的本征向量 A,提取 A[:,N-1] 作为特征向量。 绘制能带图
将对角化结果绘制为能带图,使用plt.plot(k,band[i,:]) 绘制每个能带的分布,设置 plt.ylim((-1,1)) 以限制纵轴范围。 验证本征态
通过绘制特定能量态的实部图形plt.plot(Ak[:,1].real),验证本征态的正确性。 构造有效投影自旋激发哈密顿量
在基态U 上构造有效投影自旋激发哈密顿量 H_eff。通过循环移位技巧处理 Ak 矩阵,计算非对角项并调整矩阵大小,确保最终结果通过归一化处理。 计算谱函数
使用循环移位技巧处理矩阵Ak,计算谱函数。通过傅里叶变换和矩阵移位,构建频域谱函数矩阵 Spectral_A,并使用 plt.pcolormesh 绘制谱函数图形。 所有代码和算法均基于紧密包层模型,确保计算过程的高效性和准确性。通过对多个参数的遍历和多维度数组的处理,实现了对哈密顿量谱函数的精确计算。
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