Электронные и магнитные свойства икосаэдрических квазикристаллов

• Автор: Годонюк, Алексей Викторович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 120 с. : ил.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Цель работы

Научная новизна

Практическая значимость работы

Основные научные положения выносимые на защиту

Структура и объем диссертации

ГЛАВА 1. ФИЗИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОННЫЕ СВОЙСТВА КВАЗИКРИСТАЛЛОВ

Квазикристаллы

Основные способы получения. Морфология квазикристаллов

Квазикристаллические структуры

Электронная структура квазикристаллов
ГЛАВА 2. ЭЛЕКТРОННАЯ СТРУКТУРА ИКОСАЭДРИЧЕСКИХ КВАЗИКРИСТАЛЛОВ

Кристаллические аппроксиманты квазикристаллов
Методы построения квазикристаллических структур и их периодических
представлений
Проекционный метод
Двухфрагментарная модель
Модели укладки
Декорирование атомами структурного остова квазикристалла
Методика численных расчетов
Особенности электронного спектра и волновых функций совершенных
икосаэдрических квазикристаллов
ГЛАВА 3. ПЕРВОПРИНЦИПНЫЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА СВОЙСТВ ТВЕРДЫХ ТЕЛ В
РАМКАХ ТЕОРИИ ФУНКЦИОНАЛА ЭЛЕКТРОННОЙ ПЛОТНОСТИ
Моделирование из первых принципов
Основные методы и приближения

Основные теоремы теории функционала плотности
Метод псевдопотенциала
Методика конструирования PAW потенциала
ГЛАВА 4. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ИКОСАЭДРИЧЕСКИХ КВАЗИКРИСТАЛЛОВ
Дальнодействующее взаимодействие Мп - Мп в фазах на основе Al(Si) - Мп
Исследуемая структурная модель
Энергетическое изучение базовых кристаллических структур
Геометрическая структура
Декорирование атомами структурного остова модельной аппроксиманты
Оптимизация и стабильность модельной аппроксиманты
Анализ появления локального магнитного момента на атомах Мп в системах
Al^.jPduMn* и Al46_xPdI4Mn5Bx
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальностыемы
Несмотря на успехи, достигнутые в изучении и объяснении электронных и магнитных свойств квазикристаллов они привлекают внимание исследователей, поражая их своей спецификой. К примеру, электронный спектр квазикристаллов имеет пиковую структуру и псевдощель на уровне Ферми. Понятно, что подобные особенности электронной структуры влияют на физические свойства квазикристаллов, например, связанные с транспортом электронов (высокая величина элекросопротивления при низких температурах, отрицательный температурный коэффициент сопротивления), или магнитные свойства (квазикристаллы проявляют широкий спектр магнитных свойств: диамагнетизм, парамагнетизм, состояния спинового стекла) и т.д.
Понятно, что на практике применяют не идеальные а реальные квазикристаллические системы, отличительной особенностью которых является наличие в них разнообразных дефектов, так как с термодинамической точки зрения избежать их появления как в кристаллической так и в квазикристаллической системах невозможно. Согласно теоретическим представлениям, можно установить общие закономерности и свойства на основе исследования идеальных систем для последующего применения этих закономерностей к реальным объектам. Более того, влияние неоднородности структуры и наличие дефектов в идеальной квазикристаллической укладке также оказывают сильное влияние на электронные и физические свойства квазикристаллических систем.
Следует также отметить, что актуальность изучения физических и электронных свойств икосаэдрических квазикристаллов обусловлена, с одной стороны, фундаментальным характером и новизной решаемых проблем, охватывающих электронные и физические свойства квазикристаллов, с другой стороны потребностями экспериментальной физики, позволяя найти теоретическую подоплеку экспериментально наблюдаемым закономерностям.

орбитального взаимодействия, формализм решения уравнений Шредингера и Дирака практически эквивалентен.
Для целей данной работы различия не играют принципиального значения, и для простоты здесь используется уравнение Шредингера.
Н¥(гг2ісг^...)гЛ,і!,сгЛГг,Л1іЛ2і...,ЛЛГ)-Ее1 У' (г1, а1, Г2, а2. • • • ’ Г Г/' ’ (тыс > -®2, • • ■' Кц )
где многоэлектронная волновая функция Т зависит от координат г{ и спинов иі всех Ые электронов и координат Яа всех N ы ионов в системе, а Гамильтониан
Н — 2т 1,Г2,ОГ2, — >Г(3.2)
определяется многоэлектронным потенциалом V . В уравнении (1.2), если допустить разделение ионных и электронных степеней, то свободная энергия может быть рассчитана как
Р=Ее,+Е,оп+Р,у, (3.3) где Еш представляет непосредственное кулоновское ион-ионное взаимодействие
*-=Т Е <34)
& Я.,«, 1Ла
а Р/у - свободная энергия колебаний решетки. В уравнении (3.4) е - заряд электрона, и штрих в сумме ^ обозначает суммирование по ЯаФЯе . Отметим, что непосредственное решение подобной задачи в настоящее время уже возможно, например, в рамках квантового метода Монте-Карло [90]. Однако число частиц в таких расчетах ограниченно несколькими десятками. В реальных же системах число атомов составляет Ю23 , а число электронов еще на порядок больше. Поэтому непосредственное решение