Spin gap in doped ladder systems [Elektronische Ressource] / vorgelegt von Lorenzo Campos Venuti

Spin gap in doped ladder systemsVon der Fakult¨at fur¨ Mathematik und Physikder Universit¨at Stuttgartzur Erlangung der Wurde¨ einesDoktors der Naturwissenschaften (Dr. rer. nat.)genehmigte AbhandlungVorgelegt vonLorenzo Campos Venutiaus Bologna (Italien)Hauptberichter: Prof. Dr. Alejandro MuramatsuMitberichter: Prof. Dr. Gun¨ ter MahlerTag der mundlic¨ hen Prufung:¨ 15. Dezember 2003Institut fur¨ Theoretische Physik der Universit¨at Stuttgart2004CONTENTS 1ContentsAbstract 5Introduction 71 Models for Copper-Oxide materials 151.1 Doped antiferromagnetic . . . . . . . . . . . . . . . 171.1.1 The two dimensional high-T superconductors . . . . . 17c1.1.2 One dimensional chains and ladders . . . . . . . . . . . 201.2 Microscopic models for doped antiferromagnets . . . . . . . . 211.2.1 The three-band Hubbard model . . . . . . . . . . . . . 211.2.2 Mapping to a Spin Fermion model. . . . . . . . . . . . 241.2.3 Mapping to a t−J model: the Zhang-Rice approach . 261.3 The undoped case: Non Linear Sigma Model approach . . . . 302 Effective theories for doped chains and ladders 372.1 The chain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382.1.1 Parametrization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 412.1.2 Integration of the spin fluctuations . . . . . . . . . . . 442.1.3 Integration of the fermionic high energy modes . . . . . 452.1.3.1 Rotating reference frame . . . . . . . . . . . . 462 CONTENTS2.1.3.2 The free action . . . . . . .