Электронные и спиновые состояния низкоразмерных систем, взаимодействующих с адсорбированными атомами при наличии внешних электрического и магнитного полей

• Автор: Фадель Хайдер Кассим Фадель
• Шифр специальности: 01.04.02, 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Махачкала
• Количество страниц: 101 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава I. Спиновый гамильтониан Гейзенберга с учетом поверхностной

энергии системы

1.1 Определение спинового гамильтониана

1.2 Гамильтониан Гейзенберга в представлении вторичного квантования

1.3 Спин - фононное и псевдоспин - фононное взаимодействия

Глава II. Взаимодействие атом-поверхность

2.1 Квантовомеханическое описание адсорбции атомов и ионов

2.2 Адсорбция атомов на поверхности ионных кристаллов

2.3 Влияние электрического поля на зарядовое состояние и потенциальную
энергию поверхности
Глава III. Адсорбция атомов на поверхности металла при наличии внешнего магнитного поля
3.1 Модель Андерсона - Ньюнса для адсорбции на поверхности металла
3.2 Обобщение модели Андерсона - Ньюнса на случай наличия внешнего
магнитного поля
3.3 Плотность состояний адатома и переходящий заряд
3.4 Изменение переходящего заряда металла в магнитном поле,
индуцированное адсорбцией

Глава IV. Адсорбция атомов на I рафене при наличии внешнего
квантующего магнитного поля
4.1 Гамильтониан модели Андерсона для адсорбции на графене и его обобщение
на случай наличия квантующего магнитного поля
4.2 Изменение плотности состояния графена, индуцированное адсорбций
4.3 Изменение переходящего заряда графена в магнитном поле
Заключение
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы
Исследования низкоразмерных систем и наноструктур являются одними из важнейших в физике конденсированного состояния, что связано с широким применением таких систем в современной технике и нанотехнике. В наноструктуре особенно активно исследуются макроскопические квантовые явления, такие, как макроскопическая квантовая когерентность и макроскопическое квантовое туннелирование [1].
Существенный прогресс в понимании свойств основного состояния и термодинамики одно и двумерных систем был достигнут благодаря применению численных методов, таких как квантовый метод Монте-Карло. Но эти методы не могут заменить аналитических подходов, позволяющих описать термодинамические свойства таких систем в широком интервале температур и являющихся полезными как для теоретического понимания физических свойств, не очевидных из результатов численного расчета, так и для практических целей описания реальных соединений[2].
Отметим также, что магнитные свойства низкоразмерных систем являются важными как с точки зрения фундаментального понимания происходящих явлений, так и практического применения результатов в таких областях науки, как медицина[3].
Физика поверхностных явлений в настоящее время является одним из наиболее развивающихся разделов физической науки. Именно на фундаментальных исследованиях в области физики поверхности твердого тела основаны успехи современной микро и наноэлектроники, гетерогенного катализа, космических технологий. Поэтому исследование электронных, атомных и молекулярных процессов, происходящих на поверхности твердых тел, остается актуальной задачей. И заветное желание ученых (и не только ученых) на

к,<т о к,сг ^ С
где ека - энергия электроны с квазиимпульсом к и спином <7=Т,Ф в металле, невозмущенном присутствием адсорбированного атома, пка = С*к<7Скв оператор числа электронов с указанным квазиимпульсом к и спином а. С*ка,Ска-операторы рождения и уничтожения электрона с заданными к и а.
Таким образом, первое слагаемое в (2.1.1) описывает энергию металлической подсистемы в отсутствие адсорбата.
Во втором слагаемом выражения (2.1.1) ев- одноэлектронный уровень изолированного адсорбируемого атома, когда он находится достаточно далеко от подложки металла, Иа = а* а0 оператор числа частиц (электронов) на
адсорбированном атоме, а*,ав-операторы рождения и уничтожения электронов со спином а на адатоме. Следовательно, второе слагаемое в (2.1.1) описывает одну орбиталь. Поэтому рассматриваемая модель может, строго говоря, описывать адсорбцию атома водорода, у которого на П - орбитали может находиться максимум два электрона с противоположными спинами. Но, тем не менее, рассматриваемая модель обладает определенной общностью. Иными словами, она качественно отражает указанные выше закономерности химической адсорбции в более сложных атомов и молекул на металлической подложке.
В третьем слагаемом выражения (2.1.1) Укв есть амплитуда перескока электрона с адатома в метал, Ука из металла на адатом. Третье слагаемое в целом описывает гибридизацию, т.е. перемешивание металлических электронов и электронов адатома, в случае, когда адатом находится достаточно близко от металла и их волновые функции перекрываются.
Четвертое слагаемое описывает внутриатомное кулоновское взаимодействие II между электронами с разными спинами на адатоме. Нужно здесь отметить, что по принципу Паули на одном уровне не могут находиться электроны с одинаковыми спинами.