Влияние спиновых флуктуаций на электронную структуру и электросопротивление магнитных полупроводников

• Автор: Шумихина, Кямаля Арифовна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 146 с. : ил.

Глава 1. Особенности электронных фазовых переходов в магнитных полупроводниках на основе соединений переходных и редкоземельных металлов 1 о

1.1. Особенности электронных фазовых переходов

в ферромагнитных полупроводниках на основе редкоземельных металлов

1.2. Особенности электронных фазовых переходов в почти ферромагнитных полупроводниках и полуметаллах на основе силицидов

1.3. Теория спиновых флуктуаций 2

1.4. Постановка задачи

Глава 2. Спиновые флуктуации и плотность электронных состояний магнитных полупроводников (однозонная модель Хаббарда) '

2.1. Гамильтониан однозонной модели Хаббарда

2.2. Методика расчета функции Грина б-электронов

2.2.1. Квантово-статистическое усреднение и его диаграммное представление

2.2.2. Расчет функциональных интегралов метод перевала

2.3.Температурная зависимость амплитуды спиновых флуктуаций
2.4. Плотность б- электронных состояний
2.4.1 .Слабое затухание 5
2.4.2. Сильное затухание
2.5. Влияние спин-флуктуационного рассеяния на электронные свойства почти ферромагнитных полупроводников
(на примере Ге81)
2.6. Влияние спиновых флуктуаций на оптическую проводимость почти ферромагнитных полупроводников (на примере Ре81)
в рамках однозонной модели
2.7. Влияние спин-флуктуационного рассеяния на электронные свойства манганитов лантана
2.8. Выводы
Глава 3. Спиновые флуктуации и плотность электронных состояний почти ферромагнитных полупроводников и их сплавов на основе переходных металлов (обобщенная Бб-модель)
3.1. Гамильтониан ей- модели
3.2. Методика расчета функция Грина яр- и б- электронов

3.2.1. Квантово-статистическое усреднение и его диаграммное представление
3.2.2. Расчет функциональных интегралов метод перевала и оценка амплитуды спиновых флуктуаций
3.3. Плотность ьр- и <3- электронных состояний
3.3.1. Локализация электронов в поле случайного потенциала
3.4. Влияние эффектов спин-флуктуационного рассеяния
на электронные свойства почти ферромагнитных полупроводников и их сплавов на основе переходных металлов
3.5. Влияние спиновых флуктуаций на оптическую проводимость почти ферромагнитных полупроводников (на примере Ре81)
в рамках обобщенной яб- модели
3.6. Выводы
Глава 4. Спиновые флуктуации и плотность электронных состояний магнитных полупроводников на основе соединений редкоземельных металлов (обобщенная 1б-модель)
4.1. Гамильтониан 1x1- модели
4.2. Методика расчета функции Грина Г и б- электронов
4.3.Расчет функциональных интегралов метод перевала.
Оценка амплитуды спиновых флуктуаций и среднеквадратической флуктуации энергии межузельного обменного взаимодействия
4.4. Плотность £■ и б- электронных состояний
4.5. Влияние флуктуаций спиновой и зарядовой плотности Г и б-электронов на электронные свойства ферромагнитных полупроводников (на примере ЕиО)
4.6. Выводы.

ВЫВОДЫ
Литература

Актуальность работы. Магнитные полупроводники образуют широкий класс соединений, обладающих уникальными электрическими и магнитными свойствами. Практический интерес к магнитным полупроводникам обусловлен возможностью управления их электрическими и оптическими свойствами путем изменения температуры или магнитного поля, а магнитными характеристиками - при помощи освещения или внешнего электрического поля. Понимание природы этих уникальных свойств невозможно без информации о механизме проводимости материалов, электронной структуре, а также трансформации ее с температурой, что до сих пор не было подробно изучено. Кроме того, в ферромагнитных полупроводниках на основе редкоземельных металлов (ЕиО, Ьа1_х0хМп03, где 0=8г, Са, Ва, РЬ) обнаруживается корреляция между электрическими и магнитными свойствами, которая выражается в том, что с изменением температуры и/или концентрации происходит электронный фазовый переход с одновременным возникновением ферромагнитного состояния, несомненно, вызывающая интерес к этим соединениям со стороны, как экспериментаторов, так и теоретиков. Электронные превращения металл -полупроводник наблюдаются также в почти ферромагнитных полупроводниках и полуметаллах на основе силицидов переходных металлов (Ре81 и Ре|.хСох81), однако имеют иной характер, который проявляется в плавном температурном увеличении электропроводности и магнитной восприимчивости, завершаемом формированием металлического состояния с положительным температурным коэффициентом сопротивления.
Несмотря на то, что изучение магнитных полупроводников началось еще в 50-е годы, природа электронных превращений металл -полупроводник до сих пор остается невыясненной. Одна из предложенных моделей основывается на пространственном разделении фаз и~яредполагает, что с увеличением температуры соединение становится пространственно магнитно-неоднородным, поскольку ферромагнитное упорядочение вблизи

-функционал свободной энергии,
хч =и(х1-х°ч);
(2.42)

(2.43)
-паулиевская восприимчивость
С2оЫ=:гЕ*1п(1+ехр(еА -р)/:г)-
(2.44)
-термодинамический Г>-потенциал невзаимодействующих с1-электронов.
2.2.2. РАСЧЕТ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ИНТЕГРАЛОВ МЕТОДОМ ПЕРЕВАЛА
Считая, что функция Ск с плавная функция случайного поля в то
время как экспонента, входящая в выражение (2.40), соответствующая функции распределения случайного потенциала, имеет резкий максимум около наивероятнейшего значения вычислим функциональные
интегралы методом перевала.
Для расчета функциональных интегралов вычислим сначала интеграл по зарядовым полям. Так, как большие зарядовые флуктуации на узле ведут к большому изменению энергии электронов, они являются мало вероятными. Поэтому будем искать точку перевала, отвечающую приближению среднего поля по зарядовым полям. Для этого найдем точку экстремума показателя экспоненты в подынтегральном выражении (2.40) по Г1Ч. Выполняя дифференцирование по переменным г]ч и приравнивая результат к нулю, получим:
Здесь учтен факт эквивалентности процедур усреднения по всевозможным конфигурациям зарядовых и обменных полей и суммирования этих полей по всем индексам узлов и моментов времени. Поэтому, не смотря на, не выполненное усреднение по конфигурациям полей процедура
*7, (еШе-//-ас^у-п%у!е-ехр(/?1/) (2.45)
N г. V в=и