Влияние спинового и фононного ангармонизмов на электронные, магнитные и тепловые свойства почти ферромагнитных металлов

• Автор: Филанович, Антон Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 168 с. : ил.

Глава 1. Особенности электронной структуры и физических свойств почти ферромагнитных металлов (Литературный обзор)
1.1. Электронные, магнитные, теплофизические и упругие свойства почти ферромагнитных металлов
1.2. Подходы к описанию теплофизических и упругих свойств с учетом фононного энгармонизма
1.3. Спин-флуктуационные теории переходных металлов и их
соединений
1.4. Теория функционала электронной плотности (БРТ)
1.4.1. Система уравнений Кона-Шэма и приближение локальной плотности (Ц8)ОА)
1.4.2. Концепция присоединенных плоских волн (АР'\'Г и ЬАР¥) и метод РР-Ь/АРУ+1.о
1.4.3. Обобщение Ц8)БА для систем с сильным кулоновским и спин-орбитальным взаимодействиями: методы Ц8)ОА+и и Ц8)0А+и+80
1.5. Постановка задачи
Глава 2. Электронная структура и магнитные свойства почти магнитных б-металлов
2.1. Обобщенная Б(р)б-модель Хаббарда
2.2. Расчет статистической суммы б-металлов
2.3. Плотность состояний и магнитная восприимчивость б металлов
2.4. Самосогласованный расчет электронной структуры и магнитной восприимчивости б металлов
2.5. Результаты самосогласованного расчета электронной структуры и магнитной восприимчивости палладия и платины
2.6. Заключение и выводы по главе
Глава 3. Электронная структура и магнитные свойства почти магнитных ^металлов
3.1. Обобщенная з(р)б!-модель Хаббарда
3.2. Расчет статистической суммы ^металлов
3.3. Плотность состояний и магнитная восприимчивость f-металлов
3.4. Самосогласованный расчет электронной структуры и магнитной восприимчивости f-металлов
3.5. Результаты самосогласованного расчета электронной структуры и магнитной восприимчивости разбавленных сплавов 5-плутония
3.6. Заключение и выводы по главе
Глава 4. Влияние фоннного и магнитного ангармонизмов на теплофизические и упругие свойства d и f-металлов
4.1. Температура Дебая и её связь с упругими свойствами
4.2. Самосогласованная термодинамическая модель для расчета решеточных составляющих теплофизических и упругих свойств почти магнитных металлов
4.3. Влияние фононного и магнитного ангармонизмов на теплофизические и упругие свойства почти магнитных d-металлов
4.3.1. Электронная теплоемкость почти магнитных d-металлов
4.3.2. Палладий
4.3.3. Платина
4.4. Влияние фононного и магнитного ангармонизмов на теплофизические и упругие свойства почти магнитных f-металлов
4.4.1. Электронная теплоемкость почти магнитных f-металлов
4.4.2. Разбавленные сплавы 5-плутония PuxGa!.x
4.5. Заключение и выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список литературы

Почти магнитные ё,£металлы, которые при легировании малым количеством ферромагнитной примеси становятся ферромагнитными, обладают аномальными электронными, магнитными и теплофизическими свойствами. При этом описание основного состояния подсистемы сильнокоррелированных ё,^электронов этих металлов с использованием «первопринципных» методов расчета электронной структуры в рамках широко известного приближения локальной плотности (Ь(8)ОА) противоречит экспериментальным наблюдениям (например, магнитное основное состояние дельта-плутония). Дополнительный учет хаббардовских корреляций ё,^электронов и спин-орбитального взаимодействия (в методе ЬПА+БО+и) в ряде случаев приводит к более корректному описанию основного состояния, однако, не позволяет объяснить экспериментально наблюдаемые свойства при конечных температурах. Кроме того, параметр внутриатомного кулоновского взаимодействия электронов, соотношение которого с эффективной шириной зоны определяет степень проявления кулоновских корреляций и магнитное состояние, при проведении расчетов «из первых принципов» является свободно варьируемым, что накладывает ограничения на корректность получаемых результатов.
Основная трудность описания свойств почти ферромагнитных металлов при конечных температурах связана с трудностями учета магнитного и решеточного ангармонизмов, приводящих к температурному переходу от паулиевской магнитной восприимчивости к юори-вейссовской и к сильным температурным зависимостям упругих модулей, коэффициентов теплового расширения, аномалиям в фононном спектре и др. Поэтому до сих пор отсутствует количественное согласие между экспериментом и данными теоретических расчетов магнитных и электронных свойств даже для таких давно изучаемых почти (ферро)магнитных металлов, как палладий и платина. Еще более остро проблема учета решеточного и магнитного ангармонизма проявляется при изучении почти (ферро)магнитного дельта-плутония, что обусловлено возникающими в этом металле радиационными дефектами

Глава 2. Электронная структура и магнитные свойства почти магнитных d-металлов
2.1. Обобщенная в(р^-модель Хаббарда
Стартуя с гамильтониана общего вида (1.18), рассмотренного при выведении уравнений теории функционала плотности, сгруппируем входящие в него слагаемые в сумму Н0 (куда входят первые три слагаемых, связанных с кинетической энергией электронов и их взаимодействием с ионами) и Нт (четвертое слагаемое в (1.18), которое отвечает за электрон-электронное взаимодействие). Применяя формализм вторичного квантования и используя в качестве базиса функции Ванье Wt т (г - Д), можно получить следующие выражение для кинетической энергии электронов [52]:
где - интеграл перескока электрона с орбитали, характеризуемой
орбитальным / и магнитным т квантовыми числами, принадлежащей узлу у, на орбиталь, характеризуемую орбитальным / ’ и магнитным т ’ квантовыми числами, принадлежащей узлу /, а]1та - оператор рождения электрона на /-ом
узле, орбитали с квантовыми числами / и т и со спином а.
Далее осуществляя фурье-преобразование
(2.1)

(2.2)
где к - электронный квазиимпульс, и используя тождество
ZX %т’т ехр(-Щ - Д/)) = приведем выражение
(2.4) к виду, соответствующему к -пространству:
(2.3)