Особенности электронной структуры и магнитные свойства слабых зонных гелимагнетиков тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат физико-математических наук Страшников, Олег Григорьевич
- Специальность ВАК РФ01.04.07
- Количество страниц 125
Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Страшников, Олег Григорьевич
ВВЕДЕНИЕ
1. СЛАБЫЙ ЗОННЫЙ МАГНЕТИЗМ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ И ИХ
СОЕДИНЕНИЙ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР).
1.1. Некоторые экспериментальные данные о магнитных свойствах слабых зонных магнетиков. &
1.2. Слабый зонный гелимагнетизм соединений переходных металлов. -/
Г.З. Теория фяуктуаций локальной спиновой плотности
ФЛСП) в зонных магнетиках. <fg
1.4. Постановка задачи исследования. 2.
2. ФЕМ-ЖИДКОСТНАЯ ТЕОРИЯ ОСНОВНОЮ СОСТОЯНИЯ СЛАБОГО
ЗОННОГО ГЕЛИМАГНЕТИКА. 2.
2.1. Корреляционная функция и энергетический спектр одночастичных возбуждений основного состояния ферми-жидкости с неоднородным обменным и релятивистским антисимметричным взаимодействиями
2.2. Энергетический спектр и собственные функции одночастичных возбуждений гелимагнитноупорядо-ченной ферми-жидкости
2.3. Намагниченность и волновой вектор структуры гелимагнитно упорядоченной ферми-жидкости
2.4. Выводы
3. ФЛУКТУАЦИИ ЛОКАЛЬНОЙ СПИНОВОЙ ПЛОТНОСТИ И СЛАБЫЙ
ЗОННЫЙ ГЕЛИМАГНЕТИЗМ СОЕДИНЕНИЙ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ
3.1. Функционал свободной энергии в модели Хаббарда
3.2. Расчет термодинамического потенциала слабого зонного гелимагнетика (С31М) в приближении низкоэнергетических ФЛСП.
3.3. Намагниченность, температура Нееля и волновой вектор С31М.
3.4. Влияние однородного внешнего магнитного поля на гелимагнитную структуру. Индуцированная ферромагнитная фаза
3.5. Выводы у 4. ШРМАГНИШЯ ВОСПРИИМЧИВОСТЬ СЛАБОГО ЗОННОГО
ГЕЛИМАГНЕТИКА.
4.1. Влияние особенностей плотности электронных состояний на температурную зависимость однородной парамагнитной восприимчивости слабых зонных магнетиков (СЗМ) .'.
4;2. Особенности плотности электронных состояний и неоднородная парамагнитная восприимчивость СЗМ
4.3. Локальные магнитные моменты и парамагнитная восприимчивость
4.4. Выводы.Н
ЗАКЛКИЕНИЕ.Ш
Рекомендованный список диссертаций по специальности «Физика конденсированного состояния», 01.04.07 шифр ВАК
Спиновая динамика, гистерезисные явления и магнитотранспортные свойства в квазиодномерных магнитных системах2012 год, доктор физико-математических наук Овчинников, Александр Сергеевич
Теория перехода металл-диэлектрик в магнитоупорядоченных веществах1983 год, доктор физико-математических наук Овчинников, Сергей Геннадьевич
Флуктуационне эффекты в низкоразмерных локализованных и зонных магнетиках2011 год, доктор физико-математических наук Катанин, Андрей Александрович
Теория элементарных возбуждений в обобщенной модели ферромагнитного металла1984 год, кандидат физико-математических наук Нейматов, Ягут Мамед Оглы
Электромагнитно-акустическое преобразование в магнитоупорядоченных твердых телах2002 год, доктор физико-математических наук Ильясов, Рустам Сабитович
Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Особенности электронной структуры и магнитные свойства слабых зонных гелимагнетиков»
Актуальность теш. Переходные металлы и их соединения находят широкое применение в технике и обладают сложными электронными и магнитными свойствами. Накопленный к настоящему времени экспериментальный материал свидетельствует о том, что дою более глубокой их интерпретации необходимо, прежде всего, дальнейшее изучение эффектов электронной корреляции и особенностей зонной структуры Ы -металлов.
В связи с этим в последние годы значительное развитие получила теория флуктуации спиновой плотности, которая часто используется при анализе свойств зонных магнетиков на основе переходных металлов. Поскольку в последних магнитоактивные электроны являются коллективизированными, постольку щи объяснении специфики этих магнетиков важное значение имеет и фактор электронной структуры. Однако в рамках теории фдуктуаций локальной спиновой плотности (ФЛСП) роль электронной структуры и различных типов межэлектронных взаимодействий изучена слабо. В частности, до настоящего времени отсутствует последовательная теория гелимагнитного упорядочения зонных систем (например, Мп^Со^с , ) и их противоречивых, с точки зрения существующих теорий, свойств.
Известно, какое значение в возникновении гелимагнетизма играет релятивистское антисимметричное взаимодействие. Однако к настоящему времени хорошо изучено его влияние лишь на упорядочение в системе локальных магнитных моментов. В этой связи актуальной является разработка последовательной теории гелимагнитного упорядочения зонных магнетиков (ЗМ), учитывающей релятивистское антисимметричное взаимодействие.
Не менее важным является и вопрос о взаимосвязи аномалий плотности электронных состояний зонных магнетиков и особенностей температурной зависимости, присущих им, магнитных характеристик, Поэтому для корректного описания их магнитных свойств необходимо обобщение теории ФЛСП с учетом аномалий плотности состояний.
Цель работы - развитие теории гелимагнитного упорядочения зонных магнетиков. В задачу исследования входит описание основного состояния зонных гелимагнетиков (ЗШ) на основе теории ферт-жидкости Ландау, учет флуктуаций локальной спиновой плотности при вычислении их намагниченности в области конечных температур, а также исследование влияния ФЛСП и аномалий плотности состояний на парамагнитную восприимчивость.
Научная новизна. I. В работе впервые исследовано значение релятивистского антисимметричного (РА) взаимодействия для гелимагнитного упорядочения ферми-жидкости (основное состояние), определен волновой вектор гелимагнитной структуры и найдена зависимость намагниченности 31М от внешнего магнитного поля.
2. В рамках модели Хаббарда с учетом РА взаимодействия в кристалле, используя методы теории ФЛСП, выполнены расчеты температурной и полевой зависимостей намагниченности зонного гели-магентика, определена температура Нееля, а также исследовано влияние температуры на индуцированную внешним магнитным полем ферромагнитную фазу ЗШ.
3. Изучена взаимосвязь между аномалиями плотности состояний зонного магнетика вблизи уровня Ферми и характером температурной зависимости его парамагнитной восприимчивости. На этой основе предложен новый механизм, обусловливающий наблюдаемую температурную зависимость восприимчивости зонных магнетиков
4. Выполнено обобщение известного из литературы феноменологического подхода к описанию свойств зонных магнетиков с тем-пературнонщдуцированными локальными магнитными моментами: учтено обменное усиление парамагнитной восприимчивости коллективизированных электронов и релятивистское антисимметричное взаимодействие, что позволило предложить интерпретацию экспериментальных данных о неоднородной парамагнитной восприимчивости
АЛЛ •
Практическая ценность. Проведенные исследования позволили понять особенности и специфику гелимагнитного упорядочения в зонных магнетиках с кристаллической структурой типа В20 (системы Мп^Со^С » Ре^Со^Зи )• 1Ьлученные при этом результаты могут быть полезными для дальнейшего развития представлений о наблюдающихся на опыте специфических свойствах группы силицидов переходных металлов, многие из которых имеют несомненную ценность для практического применения (в частности, в качестве резистивных материалов).
Установленные дополнительные факторы сильной температурной зависимости парамагнитной восприимчивости имеют непосредственное практическое значение, например, при исследовании свойств переходных металлов, их соединений и сплавов.
На защиту выносятся:
- способ вычисления энергетического спектра одночастичных возбуждений основного состояния ферми-жидкости с неоднородным магнитным упорядочением, учитывавший релятивистское антисимметричное взаимодействие в системе;
- результаты расчетов волнового вектора гелимагнитной структуры, намагниченности и ее полевой зависимости, выполненных на основе ферми-жидкостной теории при Т =0;
- способ вычисления температурной и полевой зависимости намагниченности, а также температуры Нееля 31М в рамках модели Хаббарда методом теории ФЛСП;
- выведенная температурная зависимость критического внешнего магнитного поля, переводящего зонный гелимагнетик в индуцированную ферромагнитную фазу;
- установленные выражения для зависимости парамагнитной восприимчивости слабых зонных магнетиков, имеющих изломы на кривой плотности электронных состояний вблизи уровня Фецяи» от температуры и волнового вектора;
- способ учета влияния температурно-индуцированных в зонном магнетике локальных магнитных моментов на его неоднородную парамагнитную восприимчивость.
Апробашя работы. Материалы диссертационной работы опубликованы в четырех статьях и докладывались на ХУ1 Всесоюзной конференции по физике магнитных явлений (Тула, 7-9 сент. 1983), на 1У Всесоюзной конференции по кристаллохимии интерметаллических соединений (Львов, 18-20 окт. 1983) и на Всесоюзном симпозиуме "Неоднородные электронные состояния" (Новосибирск, 12-14 марта 1984).
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитированной литературы. Она изложена на №5 страницах, включая 1Ъ рисунков. Список литературы содержит 77 названий.
Похожие диссертационные работы по специальности «Физика конденсированного состояния», 01.04.07 шифр ВАК
Высокочастотные и тепловые свойства идеальных и примесных антиферромагнитных диэлектриков1984 год, доктор физико-математических наук Гусейнов, Наби Гара оглы
Влияние тепловых флуктуаций электронной спиновой плотности на магнитные свойства переходных металлов, их соединений и сплавов2002 год, кандидат физико-математических наук Гудин, Сергей Анатольевич
Симметрия и линейная динамика антиферромагнетиков1984 год, доктор физико-математических наук Рудашевский, Евгений Германович
Исследование низкоразмерных магнитных структур методом ЭПР2011 год, доктор физико-математических наук Еремина, Рушана Михайловна
Высокочастотные свойства и коллективные возбуждения в антиферромагнетиках с коллективизированными магнитными электронами1983 год, кандидат физико-математических наук Баранник, Евгений Александрович
Заключение диссертации по теме «Физика конденсированного состояния», Страшников, Олег Григорьевич
4.4. Выводы
I. Установлено, что аномалии на кривой плотности электронных состояний , расположенные вблизи уровня Ферми, оказывают существенное влияние на температурную зависимость однородной парамагнитной восприимчивости слабых зонных магнетиков. В частности, скорее всего, именно они обуславливают наличие зависимости кюри-веиссовского типа для также отклонения от нее в области высоких температур.
2. Показано, что эти аномалии могут, наряду с ФЛСП, являться причиной кюри-вейссовской температурной зависимости неоднородной восприимчивости % ( при малых значениях волнового вектора \
3. Выполненное обобщение феноменологической модели локальных магнитных моментов, предложенной в работе [38] , позволяет дать качественно верную интерпретацию особенностей -зависимости неоднородной восприимчивости ^(у/П моносилицида марганца в широком интервале температур.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Как видно из изложенного выше, диссертационная работа посвящена решению задачи теоретического описания магнитных свойств и исследованию условий возникновения гелимагнитного упорядочения в некоторых слабых зонных магнетиках, в частности, с кристаллической структурой типа В20. На основании полученных результатов предложена интерпретация экспериментальных данных об известных в настоящее время зонных гелимагнитных соединениях Мh.Сох $L } Со* SC
Из частных выводов по работе целесообразно отметить следующие.
1. В рамках теории ферми-жидкости Ландау показано, что основное гелимагнитное состояние системы коллективизированных электронов, в которой имеет место обменное и релятивистское антисимметричное взаимодействие частиц, может реализоваться при наличии малой нелокальности последних.
2. Из установленных выражений для волнового вектора магнитной структуры и намагниченности C3IM видно, что причиной малости их значений является слабость, по сравнению с обменом, РА взаимодействия. Найдены полевая зависимость намагниченности и критическое значение внешнего магнитного поля, переводящего зонный гелимагнетик в индуцированную ферромагнитную фазу, в которой, как показано, должны наблюдаться нелинейные отклонения от построений Арротта.
3. Используя теорию температурных ФЛСП для модели Хаббар-да с учетом, наряду с внутриатомным обменом, РА взаимодействия, установлена причина низких значений температуры Нееля T/v в
С31М и показано, что волновой вектор магнитной структуры не зависит от температуры.
4. Рассмотрено влияние ФЛСП на температурную и полевую зависимость намагниченности. Найдена температурная зависимость критического внешнего магнитного поля, оказывается, что она аналогична температурной зависимости намагниченности СЗШ. Показано, что отклонения от арроттовских построений в индуцированной Ш фазе возрастают с ростом температуры.
5. Полученные теоретические результаты согласуются с экспериментальными данными о гелимагнитных системах МкцхСох5и
Ре^Со^ь
6. Исследовано влияние аномалий плотности электронных состояний $(£) , расположенных вблизи уровня Ферми СЗМ, на температурную зависимость их парамагнитной восприимчивости. Показано, что эти аномалии могут, наряду с ФЛСП, играть существенную роль в формировании зависимости восприимчивости ^ от температуры и волнового вектора; установлено, что, скорее всего, именно они обеспечивают зависимость кюри-вейссовского типа /ео/г) в М^ , а также отклонения от нее в области высоких температур.
7. Произведено обобщение феноменологической теории ФЛСП для зонных магнетиков, в парамагнитной фазе которых возможно образование ТШШ: учтено обменное усиление в подсистеме коллективизированных электронов, а в случае 31М и релятивистское антисимметричное взаимодействие.
8. Установленные на основе разработанных представлений выражения для зависимости компонент тензора парамагнитной восприимчивости от температуры и волнового вектора позволяют дать качественно верную интерпретацию экспериментальных данных об особенностях диффузного рассеяния нейтронов в Ииоь в широком интервале температур»
Для дальнейшего исследования и разработки проблем магнетизма переходных металлов и их соединений, в частности, ЗШ, необходимо прежде всего развитие микроскопической интерполяционной теории МСД, а также более точные прямые численные расчеты электронных спектров этой группы веществ.
Результаты диссертационного исследования нашли отражение в следующих публикациях.
1. Гельд ШВ., Швзнер A.A., Страшников О.Г. Особенности плотности электронных состояний и парамагнитная восприимчивость зонных магнетиков. - ДАН СССР, 1984, т.274, вып.2, с.305-308.
2. Швзнер A.A., Страшников О.Г., Гельд П.В. Особенности плотности электронных состояний и статическая парамагнитная восприимчивость MhSu . - ФТТ, 1983, т.25, в.9, с.2789-2791.
3. Страшников О.Г., Швзнер A.A., Гельд П.В. Гелимагнит-ное упорядочение ферми-жидкости. - ФНТ, 1983, т.9, в.12, с.1286-1288.
4. Швзнер A.A., Страшников 0#Г., Волков А.Г. К теории гелимагнитного упорядочения слабых зонных магнетиков. - ФНТ, т. 10, в.7, с.738-742.
5. Швзнер A.A., Страшников О.Г., Гельд П.В. Гелимагнит-ное упорядочение слабых зонных магнетиков. - Тезисы докладов Всесоюзного симпозиума "Неоднородные электронные состояния", Новосибирск, 1984, с.148-149.
Автор выражает глубокую благодарность руководителям -члену-корреспонденту АН СССР, профессору, доктору технических наук Гельду П. В. и кандидату физико-математических наук Повзнеру A.A. за постановку задачи исследования и руководство работой.
Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.