Электронные и фононные возбуждения и магнитные свойства систем со сложной симметрией и с нарушенным дальним порядком

• Автор: Исаев, Эйваз Иса оглы
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 237 с. : ил.

1 ПЕРВОПРИНЦИПНЫЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА СВОЙСТВ ТВЕРДЫХ ТЕЛ В РАМКАХ ТЕОРИИ ФУНКЦИОНАЛА ЭЛЕКТРОННОЙ ПЛОТНОСТИ
1.1 Анализ основных приближений
1.2 ОСНОВЫ ПЕРВОПРИНЦИПНЫХ МЕТОДОВ РАСЧЕТА СВОЙСТВ
ТВЕРДЫХ ТЕЛ
1.2.1 Теория функционала плотности
1.2.2 Формализм волновых функций
1.2.3 Метод линейных МТ-орбиталей в приближении атомной сферы
^ 1.2.4 ЛМТО в методике полного потенциала
1.2.5 Формализм функции Грина
1.2.6 Метод псевдопотенциала
1.2.7 Метод PAW потенциала
, 1.3 ДИНАМИКА КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЕТКИ: ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ
ОСНОВЫ ПЕРВОПРИНЦИПНЫХ РАСЧЕТОВ
1.3.1 Приближения, лежащие в основе теории линейного отклика
1.3.2 Приближение замороженных фононов
1.3.3 Приближение диэлектрической матрицы
1.4 Метод линейного отклика или Теория возмущений в функционале плотности
1.4.1 Линейный отклик
1.4.2 Межатомные силовые константы
1.4.3 Длинноволновые колебания полярных кристаллов
2 ЭЛЕКТРОННАЯ СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ИКОСАЭДРИЧЕ-СКИХ КВАЗИКРИСТАЛЛОВ
2.1 Квазикристаллы и их апроксиманты
2.1.1 Типы квазикристаллов
2.1.2 Способы получения квазикристаллов и их морфология
2.1.3 Кристаллические апроксиманты квазикристаллов
2.2 Модели структуры квазикристаллов и апроксимант
• 2.2.1 Двухфрагментарная структурная модель совершенного квазикристалла

2.2.2 Методы построения структуры двухфрагментарной модели квазикристаллов
2.2.3 Периодические аппроксиманты двухфрагментарной модели ква-
* зикристаллов
2.2.4 Другие модели структурного остова квазикристаллов
2.3 Фазоны и другие дефекты в квазикристаллах
2.4 Декорирование атомами структурного остова квазикристалла
2.5 Электронная структура квазикристаллов
2.6 ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРОННОЙ СТРУКТУРЫ И ВОЛНОВЫХ ФУНКЦИЙ ИКОСАЭДРИЧЕСКИХ КВАЗИКРИСТАЛЛОВ: РЕЗУЛЬТАТЫ ЧИСЛЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.6.1 Методика численных расчетов
2.7 Особенности электронного спектра и волновых функций совершенных икосаэдрических квазикристаллов
2.7.1 Влияние фазонов на электронный спектр квазикристалла
2.7.2 Влияние химического беспорядка на электронный спектр квазикристалла
2.7.3 Влияние магнитного поля на электронный спектр квазикристалла
2.8 Обсуждение результатов
3 МАГНИТНЫЕ МУЛЬТИСЛОИ И МАГНЕТИЗМ НА ПОВЕРХНОСТИ СПЛАВОВ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ
3.1 Магнетизм мультислоев Со/Си/Мі на поверхности Си(ЮО)
3.2 Метод фиксированного спинового момента
3.3 Детали расчетов
3.3.1 Результаты и обсуждение
3.3.2 Магнитные свойства трехслойных пленок
3.3.3 Энергетика различных магнитных конфигураций в трехслойной
пленке
3.3.4 Влияние Со слоев на обменное взаимодействие
3.4 Магнетизм на поверхности бинарных неупорядоченных сплавов переходных металлов на основе ванадия
3.5 Детали расчетов
3.6 Магнетизм сплавов системы Рй— V
3.7 Магнетизм на поверхности Яиго^о и ЛАюйю
3.8 Магнитные свойства системы V — Мо
3.8.1 (100) поверхность чистого ванадия
3.8.2 (100) поверхность неупорядоченных сплавов У-Мо
3.8.3 Концентрационный профиль (100) поверхности сплавов Мо-У
3.8.4 Магнетизм на сегрегированной поверхности
3.8.5 Магнетизм монослоя V на поверхности Мо(ЮО)
4 МАГНИТНЫЕ ПРИМЕСИ В АРСЕНИДЕ ГАЛЛИЯ
Ф 4.1 Собственные точечные дефекты и примеси переходных металлов в СаАв142
4.1.1 Методика и детали расчетов

4.1.2 Результаты и обсуждение
4.2 МАГНИТНАЯ СТРУКТУРА ПРИМЕСИ Мп В GaAs
4.2.1 Обзор экспериментальных и теоретических результатов
4.2.2 Методика исследований
4.3 Результаты и их обсуждение
4.3.1 Экспериментальные результаты
4.3.2 Результаты расчетов
4.3.3 Электронная структура сплавов (Ga,Mn)As
5 ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРОННОЙ СТРУКТУРЫ БИНАРНЫХ НЕУПОРЯДОЧЕННЫХ СПЛАВОВ Al-Si и Al-Ge ПОД ДАВЛЕНИЕМ
5.1 Методика расчета
5.2 Поверхность Ферми и ЭТИ
5.3 Несгинг участков поверхности Ферми
5.4 Транспортные свойства твердых растворов Al-Si
5.5 Электрон-фононное взаимодействие в Al-Si
6 ФОНОННЫЙ СПЕКТР МЕТАЛЛОВ, ИНТЕРМЕТАЛЛИДОВ И БИНАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
6.1 Фононные дисперсионные соотношения в металлах
6.2 Фононный спектр интерметаллидов
6.2.1 Детали расчетов
6.2.2 Результаты расчетов и обсуждение
6.3 ДИНАМИЧЕСКАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ КАРБИДОВ, НИТРИДОВ И
ОКСИДОВ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ
6.3.1 Фононные спектры TiC, TiN и TiO
6.3.2 Карбиды и нитриды элементов III6 группы
6.3.3 Карбиды и нитриды элементов IV6 группы
6.3.4 Карбиды и нитриды элементов V4 группы
6.3.5 Карбиды и нитриды элементов VI6 группы
6.3.6 А теперь “читаем” слева направо
ВЫВОДЫ
Заключение

Выбирая соответствующую картину смещений можно рассчитать Д^(<т«', у) для различных волновых векторов в зоне Бриллюэна. При этом элементарная ячейка, использованная дтя вычисления Дт и Д _,(««', д) должна быть соизмеримой с волновым вектором, для которого они посчитаны. Т.е. суперячейка должна содержать вектор д в качестве вектора обратной решетки и линейный размер суперячейки должен быть порядка щ. Для расчетов фонониых мод в центре зоны Бриллюэна можно использовать стандартную атементарную ячейку. Однако, для расчета фононных мод на границе зоны Бриллюэна методом замороженных фононов, суперячейка в исследуемом направлении должна быть, как минимум, вдвое больше, поскольку смещение дается выражением
Знание симметрии собственных векторов значительно уменьшает чисто атомов в суперячейке и направлений смещений. Метод замороженных фононов был применен дтя расчета колебательного спектра в некоторых точках высокой симметрии кубических полупроводников [83, 84, 85, 86, 87, 88, 89[.
Главное преимущество метода замороженных фононов - он не требует специализированного программного обеспечения, только требуется вычисление полной энергии и сил, а также аккуратность при численном вычислении производных. Главный недостаток метода - использование суперячейки, линейный размер которой должен быть больше, чем характерная длина межатомных силовых констант. Еще один недостаток метода - невозможность исследования материалов с полярной свяью, поскольку дальнодействующий характер диполь-диполного взаимодействия определяет неаналитическое поведение динамической матрицы в длинноволновом пределе. Если в ТВ-ФП зла проблема решается выделением неаналитической части динамической матрицы и использованием эффективных ионных зарядов и диэлектричекой константы кристалла, то в методе замороженных фононов эту информацию нельзя получить напрямую.
1.3.3 Приближение диэлектрической матрицы
Микроскопическая теория динамики решетки на языке диэлектрической матрицы впервые было предложено в [472). Главная идея заклточается в том, что обратная диэлектрическая матрица г-1 (г, г') связывает внешнее возмущение с полным электростатическим потенциалом, внесенным в систему внешним пробным зарядом:
С другой стороны, отклик зарядовой плотности на внешнее возмущение может быть определен при помощи электронной поляризуемости:
Обратная диэлектрическая матрица и поляризуемость связаны через соотношение:
(1.149)
(1.150)
(1.151)
(1.152)