Исследование электронной структуры соединений с сильными электронными корреляциями с помощью метода теории динамического среднего поля

• Автор: Лукоянов, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 121 с. : ил.

Глава 1. Методы расчета электронной структуры соединений с сильными электронными корреляциями
1.1 Зонные методы на основе теории функционала электронной плотности
1.1.1 Метод LDA+J7
1.1.2 Метод GTS
1.2 Модельный метод теории динамического среднего поля
1.2.1 Решение примесной задачи в методе DMFT
1.3 Метод LDA+DMFT
Глава 2. Исследование эффекта тяжелых фермионов в соединении L1V2O4
2.1 Результаты расчета электронной структуры LiV204
в приближении LDA
2.2 Результаты исследований в рамках метода LDA+DMFT
Глава 3. Исследование электронной структуры диэлектрика NiO
3.1 Результаты расчета электронной структуры методом ЬВА
3.2 Результаты расчетов методом ЬБА+ВМРТ с учетом кислородных состояний
Глава 4. Исследование металлического состояния в ГегОз под давлением
4.1 Спиновый переход в РегОз
4.2 Результаты расчетов для структуры корунда
4.3 Результаты расчетов для фазы Ш12О3-Н
Глава 5. Исследование перехода металл-диэлектрик в
ГаНз-*
5.1 Расчет электронной структуры методом ЬВА+ВМРТ
Заключение
Литература

В современной физике конденсированного состояния вещества одним из наиболее динамично развивающихся направлений является исследование физических свойств реальных соединений с сильными электронными корреляциями [1,2]. Интерес к данным соединениям обусловлен необычными физическими свойствами, обнаруженными экспериментально и представляющими возможности для создания уникальных материалов и приборов на их основе [3]. Экспериментальные и теоретические исследования показывают, что влияние сильных электронных корреляций является существенным в формировании эффектов высокотемпературной сверхпроводимости [4], гигантского магнетосопротивления [5], тя-желофермионного поведения [6], спинового и орбитального упорядочений [3] и многих других.
С микроскопической точки зрения необычные физические свойства соединений с сильными электронными корреляциями определяются преобладанием средней энергии кулоновского взаимодействия валентных электронов над их кинетической энергией. В результате такого соотношения энергий электроны перестают быть коллективизированными, как в металле, и становятся локализо-

строения гамильтониана малой размерности и его решения в рамках метода LDA+DMFT можно использовать только ^-состояния. При этом учитывается тот факт, что в LiV204 ион ванадия находится в электронной конфигурации di r> (V3'5+), поэтому лежащие выше по энергии е^-состояния отделены от частично заполненных ^-состояний энергетической щелью 1.3 эВ и также могут не рассматриваться.
Данные расчетов электронной структуры методом LDA [97,108, 111] привели к предположению [108,112], что а^-электроны проявляют свойства локализованных (также, как и /-электроны в обычных тяжелофермионных соединениях), а е^-электроны ВЫПОЛНЯЮТ функцию коллективизированных валентных электронов. С другой стороны, ряд авторов подчеркивали важность структурных фрустраций в структуре шпинели [113-121], при этом предлагались различные объяснения эффекту увеличения эффективной массы носителей заряда в ГлУгО^ Естественно, структурные фрустрации должны подавлять любой вид дальнего порядка, таким образом должны доминировать локальные спиновые или орбитальные флуктуации, как было предположено в работе [119,120].
Для расчета в рамках DMFT метода требуется построить гамильтониан малой размерности. Из полученных данных LDA был построен эффективный гамильтониан, включающий 12 орбиталей (по 3 орбитали ^-симметрии на каждый из четырех атомов ванадия) с помощью процедуры построения гамильтониана малой размерности в базисе функций Ванье [24].