Электронная структура и свойства сильно коррелированных систем со спиновым кроссовером

• Автор: Орлов, Юрий Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 109 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава I. Проблема электронной структуры перовскитных редкоземельных кобальтитов

1.1. Тематика ЬаСо

1.2. Постановка задачи

1.3. Представление Лемана и обобщенный метод сильной связи

1.4. Одноэлектронная зонная структура ЬаСоОз и параметры

многозонного гамильтониана

1.5. Теория кристаллического поля

Глава II. Построение многоэлектронных состояний МеОб-кластера с учетом сильных электронных корреляций, спин-орбитального взаимодействия и ковалентности

2.1. Модель МеОб кластера с учетом сильных электронных корреляций,

спин-орбитального взаимодействия и ковалентности
2.2. Спин-орбиталъное взаимодействие
2.3. Магнитная анизотропия 8-ионов
Глава III. Спиновые кроссоверы для й6 ионов
3.1. Проблема промежуточноспинового состояния ЬаСоОз
3.2. Магнитный переход в магнетите Те304 индуцированный давлением

Глава IV. Электронная структура, магнитные свойства и механизм перехода диэлектрик — металл в ЬаСоОз с учетом сильных электронных
корреляций
4.1. Электронная структура ЬаСоОз при конечных температурах
4.2. Температурная зависимость электропроводности
4.3. Температурная зависимость среднего магнитного момента
4.4. Магнитная восприимчивость
4.5. Переход диэлектрик—металл в магнитном поле
Результаты работы и выводы
Список литературы
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Кобальт-оксидные соединения на основе ЬаСоОз уже более полувека привлекают к себе внимание исследователей как материалы с разнообразными и уникальными физическими свойствами [1], среди которых выделяются гигантское магнетосопротивление [2, 3], аномальное поведение магнитной восприимчивости [4], термоэдс [5], тепловое расширение кристаллической решетки [6], а также переходы металл — диэлектрик [7 - 9]. Многообразие нетривиальных физических эффектов проявляется в соединениях этого ряда при изо- и иновалентном замещении редкоземельного элемента: высокотемпературный ферромагнетизм [10], различные типы магнитного, орбитального и зарядового упорядочения [11], электронное разделение фаз [12], эффекты памяти [13], каскад магнитных переходов [14], образование гигантских поляронов [15], структурные фазовые переходы [16]. Изучение и объяснение свойств кобальтитов как систем с сильными электронными корреляциями является одним из наиболее приоритетных направлений современной физики конденсированных сред. Сложные оксиды кобальта проявляют тесную взаимосвязь между структурными, магнитными и транспортными свойствами, поэтому вариация межатомных расстояний и углов различными методами (например, “внутреннее” давление за счет химического замещения или внешнее высокое давление) часто приводит к существенному изменению магнитных и транспортных свойств [17].
В последнее время рост интереса к оксидам кобальта обусловлен также перспективами их практического применения. Соединения на основе ЬпСоОз, где Ьп обозначает лантан (Ьа) или лантаноид (Сё, Но, Ей, 8т и т.д.), могут быть использованы в качестве элементов твердотельных источников питания (ЗОЕСэ) [18, 19], катализаторов, газовых сенсорах. Значительная термоэдс, наблюдаемая в кобальтитах редкоземельных металлов, позволяет рассматривать их как альтернативу традиционным полупроводниковым термоэлектрическим материалам [20]. В оксидах кобальта очень ярко

^=Х/ГЛО>

С = ргЛ-
Одночастичный оператор р], действует на орбитальную часть волновой функции, а ^ — на ее спиновую часть.
Выбирая фазовые множители таким образом, чтобы все «у - и иГ-символы и генеалогические коэффициенты были действительными величинами, получим следующие формулы для отличных от нуля приведенных матричных элементов

:ЯГ|Г»Е1^5^;,^Гг :5'Г') =
= ('_1^.+ІНг+і1+ГЧУ+25і+2Е х
х^[Г1](25'1+1)[г](25 + 1)[г;](25; + 1)[Г'](25' + 1)х
^ 1ГЭ<Я №>(**««

хЕ(-1)г

гГЖ)(г^;г
У1/1А ^42 21/
у2 +^+Г, +Л’, +Гг +52+Г-5+ГІ +5, +25
х^[ Г2 ] (25, +1) [Г] (25 +1) [П2 ] Щ +1) [Г] (25' +1) х
Г2Гу Г'ГГ

и®, ,

Г,Г> УЗДЕ), I , I ,
2 2,„ {г"^,Т^-^Г2){г?5ГгуҐ^Гг) (1.5.14)
УгУ^ї
XX о' V 2 2
- для диагональных по конфигурациям матричных элементов и
(гР^Х/ГУУ г^гЦ^ЦуГ'^Г;,^^' :5Т'} =
/ | Л2+^+^+Г|~Л|+Г“Л+^'—2+Г2+5{+Г,+
= (-1) х
х^/«,«2 [Г, ] (25, +1) [Г] (25 +1) [г; ] (2$; +1) [Г] (25' +1) х
(1.5.15)
т,кг; ■
ГУгУ (л ИЬ) (т И і) (ії я,г, | уГіЧ5,г ;) (у? 5'г; |^-‘52г2)
ГуГ' 1^'