Ирхин В.Ю., Ирхин Ю.П. Электронная структура, корреляционные эффекты и физические свойства d

Подождите немного. Документ загружается.

3d Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu

4d Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag

5d La Nb Ta W Re Os Ir Pt Au

52 48 20 12 144 10.2 6 7.4 1.7

ρ 67 43 15 5. 20 7.5 5 10.8 1.6

62 34 13 5. 20 10.6 5.3 10.8 2.3

- - 3.3

- - - - - -

A 100

80 32 2 - 2.7 33 -

- 15 70

4-5

0.2-0.5 0.9 12-19 -

9 4.5 8.5 2 17 5 5.1 7 1

γ 8 2.8 7.8 2 - 2.95 4.65 9.57

- 2.16 6.3 0.84 2.3 2.35 3.14 6.41

- - 0.045 - - - - - -

A/γ

1.6 10.2 0.53 0.5 - 0.31 - 0.36 -

3.2 1.78 1.41 0.95 0.36 0.09 0.38 -

6 11 2.2 6 8.5 2 1.2 1.05 1

ρ/γ 8 15.5 1.9 2.75 - 2.6 1.1 1.13 -

- 15.75 2.15 6.48 8.68 4.5 1.7 1.68 -

ρ/ρ (4.2K) = 1400

ρ/ρ(4.2K) = 700

после исключения размерного эффекта,

A < 0.0510

−6

µΩсм/K

Таблица 6.1. Электронная теплоемкость и магнитные характеристики (парамаг-

нитная восприимчивость, температура Кюри или Нееля (в скобках) и момент в ос-

новном состоянии) для некоторых аномальных редкоземельных и актинидных со-

единений (решеток Кондо, систем с промежуточной валентностью и с тяжелыми

фермионами).

351

γ χ(0) T

) M

−θ Ref.

мДж/моль K

−3

emu

mol

K µ

CeAl

1620 36 1.2? 0.3? 46 507-511

CeAl

135 44 3.8 0.89

32 512

CeCu

1100 7 0.8 164 507,513,514

CeCu

1450 27 45 507,515

CeCu

90 3.5 516

CeCu

100 3.9 517

CeCu

100 4.1 1 18 518

CeIn

260 11 10 0.6 50 512

CeInCu

1200 20 1.6 0.1 20 519

CePb

1000

1.1 0.1 520

CeCu

Al 2000(<1K) 25 520

CeCu

Ga 1900 20 26 520

CeCu

540(1.6K) 29 40 520

CeCu

730(1.5K) 520

CeAl

80 8.5 1.2 18 521

CeInPt

2500 225 520

CePtSi 800 47 520

CePtSi

1700 (1.2K) 17 520

CePt

3500

0.88 25 520

CePtIn 700 73 520

CePdIn 330 1.8 520

CePdSn 7.5 68 522

CePdSb (17) 1.2 -10 520

CeRu

350 17 54 520

CeZn

2500 2 523

CeRh

16 (115) 0.37 370 284

UPt

450 7 5.0 0.02 200 524

URu

180 17.5 0.03 65 525,526

UBe

1100 15 53-70 507,527,528

UZn

8.5

535 12.5 9.7 0.8 105 507,526,529

UCd

800 45 5.0 23 507,526

UAgCu

310 18 520,530

UNiAl 164 19 0.8 531

UNi

5.2 0.24 532

UPd

150 14 0.85 47 533

UPdIn 280 20

534,535

PtSi

400 (8) 536

YbCuAl 260 25.5 34 512

YbAs

270 0.6 0.82 537,538

YbP 0.4 0.79 537

YbSb 0.3 0.63 537

YbSi 1.5 0.2 539

YbPdCu

200 0.8 520

YbNiSn 300 (5.5) 0.4

65 540

YbNiSb

175 0.8 13 541

(160) 2.5? 542

(16) 1.5? 542

TmS 8.9 4.0 512

TmSe 3 1.7 512

PrCu

225 21 2.5 543

NpBe 900 56 3.4 42 507

NpAl

193 (57) 544

352

Максимальное значение в структуре с модулированным моментом

γ ' 200 выше температуры Нееля

Выше температуры Нееля

Малый скошенный ферромагнитный момент 0.3µ

ниже 7K

Скошенный ферромагнитный момент

Низкая концентрация носителей тока

353

Оглавление

1 ВВЕДЕНИЕ 8

1.1 Частично заполненные атомные оболочки и электронная локализация

в переходных металлах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

1.2 Атомный и зонный походы в теории переходных элементов . . . . . . 11

1.3 Кристаллическое поле и орбитальные моменты в твердых телах . . . 14

2 ЗОННАЯ ТЕОРИЯ 18

2.1 Метод ортогонализованных плоских волн и псевдопотенциал . . . . . 21

2.2 Методы присоединенных плоских волн (ППВ) и Корринги-Кона-

Ростокера (KKR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

2.3 Методы Хартри-Фока-Слэтера и функционала плотности в проблеме

электронных корреляций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

2.4 Обсуждение результатов вычисления зонной структуры . . . . . . . . 34

2.5 Экспериментальные исследования зонной структуры: спектральные

данные . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

2.6 Вычисления зонной структуры редкоземельных элементов и актинидов 43

2.7 Поверхность Ферми . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

2.7.1 Методы исследования поверхности Ферми и эффект де Гааза -

ван-Альфена . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

2.7.2 Экспериментальные и теоретические результаты по поверхно-

стям Ферми . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

3 ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 56

3.1 Энергия связи и связанные с ней свойства . . . . . . . . . . . . . . . . 56

3.2 Кристаллическая структура . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

3.3 Теплоемкость . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

3.3.1 Решеточная теплоемкость . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

3.3.2 Электронная удельная теплоемкость . . . . . . . . . . . . . . . 67

3.3.3 Удельная теплоемкость магнитных металлов . . . . . . . . . . 71

4 МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА 74

4.1 Обменные взаимодействия и модель Гейзенберга для локализованных

спинов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

4.2 Магнитная восприимчивость парамагнитных переходных металлов . 78

4.3 Ферромагнетизм коллективизированных электронов и теория Стонера 81

4.4 Теория спиновых флуктуаций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

354

4.5 Электронная структура и свойства полуметаллических ферромагнети-

ков. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

4.6 Магнетизм сильно коррелированых d-систем . . . . . . . . . . . . . . . 97

4.7 Магнетизм редкоземельных элементов и актинидов . . . . . . . . . . . 102

4.8 Магнитная анизотропия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

4.8.1 Замораживание орбитальных моментов периодическим потен-

циалом решетки и магнитная анизотропия d-металлов . . . . . 108

4.8.2 Магнитная анизотропия редкоземельных элементов . . . . . . 110

5 КИНЕТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 113

5.1 Общая классификация явлений переноса . . . . . . . . . . . . . . . . . 114

5.2 Вычисление кинетических коэффициентов . . . . . . . . . . . . . . . . 117

5.3 Сопротивление . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

5.3.1 Электрон-электронное рассеяние . . . . . . . . . . . . . . . . . 121

5.3.2 Механизм s-d рассеяния Мотта . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124

5.3.3 Сопротивление магнитных металлов . . . . . . . . . . . . . . . 125

5.3.4 Сопротивление сплавов переходных металлов . . . . . . . . . . 128

5.3.5 Двухтоковая модель ферромагнитных металлов . . . . . . . . . 129

5.4 Термоэлектродвижущая сила . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

5.5 Эффект Холла . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136

5.6 Магнитосопротивление . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139

5.7 Аномальные кинетические эффекты в ферромагнитных металлах . . 143

5.7.1 Аномальный эффект Холла . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143

5.7.2 Магнитосопротивление в присутствии спонтанной намагничен-

ности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150

5.7.3 Магнитооптические эффекты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151

5.7.4 Термомагнитные эффекты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155

6 Эффект Кондо и аномальные свойства d- и f-соединений 156

6.1 Эффект Кондо на одном центре . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157

6.2 Температура Кондо для d-примесей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161

6.3 Спиновая динамика и электронные свойства решеток Кондо . . . . . 164

6.4 Основное состояние решеток Кондо . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167

6.5 Системы с промежуточной валентностью . . . . . . . . . . . . . . . . . 170

6.6 Магнитное упорядочение в Кондо решетках и соединениях с тяжелыми

фермионами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176

6.7 Носители тока в двумерном антиферромагнетике . . . . . . . . . . . . 184

6.8 Состояние спиновой жидкости в системах со спиновыми и зарядовыми

степенями свободы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189

Заключение 194

A Многоэлектронные операторы рождения для атомных конфигура-

ций и операторы Хаббарда 197

B Oператоры углового момента и двойные неприводимые тензорные

операторы 203

355

C Многоэлектронный гамильтониан кристалла 209

D Межатомное электростатическое взаимодействие и вывод гамильто-

ниана Гейзенберга 215

E Спиновые волны в гейзенберговских магнетиках и метод функций

Грина 222

F Метод операторов Хаббарда в модели Гейзенберга 228

G Электрон-магнонное взаимодействие в магнитных металлах 233

G.1 Ферромагнетики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234

G.2 Антиферромагнетики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244

H Модель Хаббарда с сильными корреляциями 252

I s-d обменная модель с узкими зонами и t-J модель 258

J Электронные состояния и спиновые волны в хаббардовском ферро-

магнетике с узкими зонами 262

K s − f обменная модель и косвенное обменное взаимодействие в ред-

ких землях 267

L Спин-орбитальное взаимодействие 270

M Аппарат матрицы плотности для вывода кинетических уравнений и

теория аномального эффекта Холла 274

M.1 Примесное рассеяние . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278

M.2 Рассеяние фононами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281

M.3 Рассеяние спиновыми неоднородностями . . . . . . . . . . . . . . . . . 283

N Вырожденная модель Андерсона. 289

O Приближение среднего поля для основного состояния магнитных

решеток Кондо 295

P Представления Швингера и Дайсона-Малеева в теории двумерных

гейзенберговских антиферромагнетиков 299

Литература 305

Подписи к рисункам 335

TABLES 342

356

Ирхин В.Ю., Ирхин Ю.П. Электронная структура, корреляционные эффекты и физические свойства d - и f-переходных металлов и их соединений

Подождите немного. Документ загружается.