Взаимосвязь электрических и магнитных свойств в сильно коррелированных электронных системах оксидов и халькогенидов переходных металлов

• Автор: Иванова, Наталья Борисовна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 244 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА Е ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ: ВЗАИМОСВЯЗЬ СПИНОВЫХ, ОРБИТАЛЬНЫХ И ЗАРЯДОВЫХ СТЕПЕНЕЙ СВОБОДЫ В ОКСИДАХ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ С СИЛЬНО КОРРЕЛИРОВАННЫМИ ЭЛЕКТРОНАМИ

1.1. Физические свойства оксидов и халькогенидов переходных металлов

1.2. Электронные состояния

1.3. Переменное спиновое состояние

1.4. Орбитальное и зарядовое упорядочение

1.5. Обменные взаимодействия и магнитный порядок

1.6. Электрическая проводимость, переходы металл-диэлектрик и колоссальное магнитосопротивление

1.7. Разделение фаз

1.8. Квантовые осцилляции в сильном магнитном поле
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Измерение электрической проводимости
2.2. Измерение динамической магнитной восприимчивости
2.3. Методика низкотемпературного эксперимента
2.4. Измерение статической намагниченности
2.5. Образцы оксидов и халькогенидов переходных металлов
2.5.1. Хромхалькогенидные шпинели
2.5.2. Железо-ванадиевые сульфиды и оксисульфиды
2.5.3. Бораты переходных металлов.
2.5.4. Перовскитоподобные купраты и кобальтиты.

ГЛАВА 3. СЛАБАЯ ВЗАИМОСВЯЗЬ ЭЛЕКТРОННЫХ И МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ КАК СЛЕДСТВИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ НА ПРИМЕРЕ БОРАТОВ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ
3.1. Особенности кристаллической структуры и магнитного упорядочения в боратах переходных металлов
3.2. Магнитные, электрические, оптические свойства монокристаллов ГеВОз, УВОз и их твердых растворов
3.2.1. Магнитное упорядочение в монокристаллах УВОэ и твердых растворах Ге1„хУхВ03
3.2.2. Кинетические свойства твердых растворов ГеУДЮз. Температурное изменение механизма проводимости
3.2.3. Оптическое поглощение твердых растворов Ее1.хУхВ03
3.2.4. Плотность состояний и оптическое поглощение кластера Бе(У)В606 по методу молекулярных орбиталей
3.2.5. Многоэлектронная модель энергетического спектра
УВ03 и твердых растворов Ее1.хУхВ03
3.3. Магнитная анизотропия боратов УВ03 и СгВ03
3.3.1. Одноосная анизотропия УВ03
3.3.2. Гексагональная анизотропия СгВ03

ГЛАВА 4. СИЛЬНАЯ ВЗАИМОСВЯЗЬ ЭЛЕКТРОННЫХ И МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ КАК СЛЕДСТВИЕ ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЛОКАЛИЗОВАННЫХ И КОЛЛЕКТИВИЗИРОВАННЫХ СОСТОЯНИЙ
4.1. Эффекты переменной валентности в халькогенидных шпинелях хрома п-HgCr2Se4
4.1.1. Структура и магнитное упорядочение в хромовых шпинелях
4.1.2. Отклонения от закона Блоха в температурном поведении намагниченности в хромовой шпинели HgCr2Se4
4.1.3. Кинетические свойства HgCr2Se4 в связи с намагниченностью и параметрами электронного спектра
4.1.4. Низкотемпературные квантовые осцилляции намагниченности и проводимости HgCr2Se4
4.2. Перераспределение состояний с высокой и низкой подвижностью при магнитном упорядочении в La2Cu04
4.2.1. Особенности кристаллической и электронной структуры La2Cu04
4.2.2. Аномалия сопротивления в точке Нееля как следствие перераспределения электронных состояний
4.2.3. Магнитосопротивление LaCu04 при магнитном переориентационном переходе
ГЛАВА 5. КОНЦЕНТРАЦИОННЫЕ ПЕРЕХОДЫ В ЗАМЕЩЕННЫХ ОКСИДАХ И ХАЛЬКОГЕНИДАХ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ
5.1. Концентрационные магнитные переходы и переходы металл-диэлектрик в сульфидах Зо'-металлов

хотя в работе [78] вклады этих конфигураций не приведены, они даны в аналогичных расчетах для 8гСоОэ [89] и для Са3Со206 [90]. Для Со4+ в Со06 октаэдре в первой из этих работ ионный терм с?5 имеет вес 5%, для НБ терма (и 0.7 эВ для ЬБ терма). Это означает, что ковалентный вклад в кристаллическое поле не мал, а наоборот, почти в 3 раза превышает ионный. При таком большом ковалентном подмешивании химическая связь трансформируется из ионной в ковалентную или даже в смесь ковалентной и металлической. Однако в эксперименте кристалл не становится металлом. Эти замечания не позволяют считать результаты [78] завершением дискуссии о природе спиновых переходов в ЬаСо03.
Вопросы о природе обоих магнитных переходов в ЬаСо03 получают простые ответы в двухстадийной модели ЬБ-1Б-НБ переходов, но сама модель требует дополнительного обоснования. В ионной модели /5 состояние не бывает основным [78, 81-83]. И хотя результаты ЬОА+и расчетов [80] неприменимы для немагнитных фаз ЬаСо03, идея о ковалентном подмешивании кислородных дырок как причине стабилизации /5 состояния представляется правильной. Более того, для Со4+ в Со06 октаэдре 8гСо(Э3 стабилизация 75 состояния за счет ковалентности была показана методом конфигурационного взаимодействия с учетом конфигураций с/5, с?Ь и <£]? [89] (рис. 9(а».
Для иона Со3+ возможность стабилизации 75 терма была показана недавно методом точной диагонализации многоэлектронного гамильтониана Со06 кластера [91]. При точной диагонализации находятся собственные состояния 7Д /5 и 775 в виде суперпозиции (/'+<Л, причем вклад с17Ь оказывается -1%, так что это действительно малое ковалентное подмешивание. Как и во всех других работах, схема уровней сильно зависит от параметров гамильтониана.