Спиновые возбуждения и ЭПР сильно-коррелированных систем: купраты Y1-yYbyBa2Cu3O6+x и кондо-решётки YbRh2Si2

• Автор: Вишина, Алёна Андреевна
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 103 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава I. Основные свойства антиферромагнитных ВТСП купратов и кондо-решёток с тяжёлыми фермионами
1. ВТСП купраты. Соединение УВа2Сиз07
2. ЭПР в ВТСП купратах
3. Кондо-решётки с тяжёлыми фермионами. Соединение УЪК112812
4. ЭПР в кондо-решётках УЪЮ12812
5. Методы, используемые в теории ЭПР
а) Функции Грина
б) Метод моментов
в) Операторы Хаббарда
Глава II. Влияние магнитного поля и диполь-дипольного взаимодействия на антиферромагнитные спиновые волны в плоскостях Си02
1. Введение
2. Учёт магнитного поля, направленного вдоль оси у
3. Учёт магнитного поля, направленного вдоль оси х
4. Учёт диполь-дипольного взаимодействия
5. Выводы к главе II
Глава III. Взаимодействие ионов УЬ3т с АФ спиновыми волнами и косвенное спин-спиновое взаимодействие через поле магнонов
1. Введение
2. Взаимодействие ионов УЬ3+ с АФ спиновыми волнами
а) Магнитное поле направлено вдоль оси у
б) Магнитное поле направлено вдоль оси г
3. Взаимодействие Сула-Накамуры
а) Гамильтониан взаимодействия Сула-Накамуры
б) Спектр ЭПР ионов УЬ3+ в соединении УВСО
в) Анализ ширины линии ЭПР
г) Анализ значений -факторов линии ЭПР
4. Частоты совместных колебаний ионов иттербия с АФ спиновыми
волнами
5. Выводы к главе III
Глава IV. Релаксация магнитных моментов ионов иттербия вследствие их взаимодействия с АФ спиновыми волнами. Зависимость -факторов от температуры
1. Введение
2. Вклад двухмагнонных процессов в ширину линии ЭПР
3. Температурные поправки к £-фактору
4. Выводы к главе IV
Глава V. Эволюция антиферромагнитного состояния при допировании купратов кислородом
1. Введение

2. Влияние допирования на спектры ЭПР
3. Эволюция антиферромагнитного состояния в плоскостях С11О2 с допированием кислородом
а) Коллинеарная доменная стенка
б) Эллиптическая доменная стенка
4. Заключение
Глава VI. Кондо-решётки с тяжелыми фермионами УЬШтг
1. Введение
2. Вклады спин-спиновых взаимодействий в ширину линии
а) Диполь-дипольное взаимодействие
б) РККИ-взаимодействие
в) Несовершенства кристалла
3. Сужение линии ЭПР вследствие диффузии 1-электронов по узлам решётки
4. Выводы к главе VI
Заключение
Библиографический список

Введение.
Актуальность. Предлагаемая вниманию читателя работа посвящена соединениям, которые обладают рядом чрезвычайно интересных свойств -соединениям с сильными электронными корреляциями. Одними из наиболее известных среди них являются высокотемпературные сверхпроводящие (ВТСП) купраты, которые переходят в сверхпроводящее состояние при допировании кислородом. Несмотря на огромное количество экспериментальных и теоретических работ, посвящённых этим соединениям, ещё не существует общепринятой модели, объясняющей механизм возникновения в них сверхпроводимости.
В данной работе мы рассматриваем ВТСП купраты УВагСчзОб+х (УВСО), анализируя результаты одного из эффективных методов исследования локальной структуры и свойств таких соединений -электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). В качестве ЭПР-пробы используются ионы УЪ3+, замещающие ионы иттрия (УУЦВаоСизОб+х), что практически не отражается на свойствах УВСО.
Изменение данных ЭПР с допированием УВСО кислородом позволяет сделать выводы об эволюции магнитных и других свойств соединения.
Помимо ВТСП, часть работы посвящена ещё одному интересному соединению: кондо-решётке с тяжёлыми фермионами УЬШъ812. Соединение обладает рядом необычных свойств: это кондо-эффект, неферми-жидкостное поведение, аномальные температурные зависимости удельного сопротивления, восприимчивости и других характеристик. В этом случае мы также исследуем соединения УЪЯЬг с помощью данных экспериментов ЭПР.
Цели работы и постановка задачи. Целью представленной работы в части, посвященной соединению УВСО, является изучение эволюции антиферромагнитного (АФ) состояния соединения с допированием его

= (l - 2 sin 2
Aisin 0+, - bm - b02 + b2 + a02 - a2 j -1 - sin> - (a, ,6_?1 + aq[b:qi + aq2b„q2 + a+q2b'_q2) +
{a4A4X +
sin (p

+(l - sin2 )-E(a?i6-?2 +
+jsin2 .sincos
fl01 a01 *01 *01 *02 *02 *" a02 a02 )’
где использовано следующее обозначение:
Yq = 1 / 2[cos(rra) + cos(a)].
(2.7)
Те же преобразования (Холстейна-Примакова (2.5) и Фурье (2.6)) мы применяем и к зеемановской энергии, в результате чего она приобретает вид:
н2Си

“Z(°Xl + в,+2в,2 + *,+|*,| + *,+2*,2 )sin Р +

COS (£> / + 7 + L L L+ +
- (—а01 + а01 + о01 — 601 — о02 + о02 + а02 — ат J

Из условия минимума энергии ДЛЯ основного состояния спиновой системы (приравнивая к нулю коэффициент при линейных слагаемых в полном гамильтониане Нш = Нех + Н7См )
. r sin®COS(3 COS® л
-2iJ sin (р cos (р - uJx iBv —-— = 0,
мы получаем условие для угла поворота магнитных моментов:

sin (р
~ *Сы *
J(A + S)
В результате полный гамильтониан приобретает следующий вид
(2-8)