Перехід метал-діелектрик у двократно орбітально виродженій моделі Хаббарда досліджено з використанням нового варіанта узагальненого наближення Хартрі - Фока для одноелектронної функції Гріна. Розглянуто випадок сильного гундівського зв'язку та сильного кулонівського відштовхування. Знайдений одноелектронний енергетичний спектр дозволяє досліджувати перехід метал-діелектрик. Отримано залежності ширини енергетичної щілини від параметрів моделі. Знайдено умови реалізації металічного та діелектричного станів.

The possibility of realization of a metallic ferromagnetic state in a generalized Hubbard model with correlated hopping and exchange interaction integrals is investigated. The single-electron energy spectrum recently obtained by means of the mean-field approximation is applied for the description of ground-state and finite-temperature properties of the system. An expression for the Curie temperature is found, and the behavior of the temperature dependences of the magnetization and paramagnetic susceptibility is analyzed. Taking into account the correlated hopping allows to explain certain peculiarities of the ferromagnetic behavior of transition metals and their compounds.

Індекс рубрикатора НБУВ: В372

Рубрики:

Структура твердих тіл

Шифр НБУВ: Ж26988 Пошук видання у каталогах НБУВ 

У рамках моделі Габбарда вивчено електронні кореляції у вузьких енергетичних зонах. За допомогою нового двополюсного наближення знайдено одночастинкову функцію Гріна та енергетичний спектр у парамагнітному стані у разі половинного заповнення. В основному стані знайдено аналітичні вирази для ширини енергетичної щілини, концентрації полярних станів та енергії системи. Досліджено переходи метал-діелектрик за умов зміни ширини зони та температури. Отримані результати використано для інтерпретації деяких експериментальних даних для вузькозонних матеріалів.

Вивчено дворазово орбітально вироджену вузькозонну модель з корельованим переносом електронів. Особливістю моделі є врахування матричного елемента електрон-електронної взаємодії, який описує міжвузлові переходи електронів, що призводить, зокрема, до концентраційної залежності ефективного інтеграла переносу. Розглянуто випадки сильного та слабкого гундівського зв'язку. За допомогою узагальненого наближення середнього поля розраховано одночастинкову функцію Гріна й енергетичний спектр. Перехід метал - діелектрик у моделі досліджено для різних цілих значень елекронної концентрації. За допомогою отриманого енергетичного спектра визначено критерії переходу метал - діелектрик.

Розглянуто можливість реалізації феромагнітного впорядкування в узагальненій моделі Габбарда з корельованим переносом. Обгрунтовано необхідність урахування міжатомної обмінної взаємодії електронів, що є важливим фактором під час розгляду феромагнетизму у вузькозонних матеріалах. У випадку слабкої внутрішньоатомної взаємодії знайдено умови реалізації феромагнітного впорядкування, отримано вирази для намагніченості, температури Кюрі, залежні від параметрів системи. Вказано на важливу роль корельованого переносу, який суттєвим чином модифікує умови виникнення феромагнітного впорядкування.

Побудовано фазову діаграму тиск - температура узагальненої моделі Габбарда з корельованим переносом у парамагнітному стані у випадку половинного заповнення зони з використанням узагальненого наближення Гартрі-Фока в методі функцій Гріна. Побудована фазова діаграма описує перехід з металічного стану в діелектричний за збільшення температури та перехід з діелектричного стану в металічний під дією зовнішнього тиску. Фазова діаграма може пояснити парамагнітні області фазових діаграм деяких сполук перехідних металів.

У цій роботі вивчається температурно-індукований перехід метал-діелектрик у вузькозонній моделі з нееквівалентними габбардівськими підзонами при половинному заповненні. Показано, що результати, отримані у розглядуваній моделі, суттєво відрізняються від результатів моделі Габбарда.

Розглянуто основний феромагнітний стан для узагальненої моделі Габбарда з корельованим переносом і міжатомною обмінною взаємодією у випадку сильних електронних кореляцій та нецілого заповнення зони. З використанням узагальненого наближення середнього поля одержано квазічастинковий енергетичний спектр. Розраховано енергію основного стану та умову реалізації феромагнітного впорядкування. Одержано залежності намагніченості системи від значень енергетичних параметрів моделі та заповнення зони.

Досліджено феромагнітне впорядкування в основному стані у вузькозонних моделях з сильно скорельованими електронами, зокрема, в узагальненій невиродженій моделі Габбарда з корельованим переносом і міжатомною обмінною взаємодією, та в узагальненій двократно орбітально виродженій моделі Габбарда з корельованим переносом. Для дослідження ефективних гамільтоніанів вказаних систем застосовано варіанти узагальненого наближення Гартрі - Фока, на базі яких одержано одночастинкові енергетичні спектри моделей. Для деяких форм густин станів, що відповідають певним типам граток, розраховано енергії основного стану, намагніченість і критичні концентрації електронів, у разі яких магнітний момент виникає та досягає свого насичення. Обговорено можливі механізми стабілізації феромагнітного впорядкування в реальних вузькозонних матеріалах.

Досліджено вплив зовнішнього магнітного поля на статичну провідність Мотт - Габбардівського матеріалу в моделі з корельованим переносом електронів. Ефективний гамільтоніан одержано з застосуванням канонічного перетворення та з використанням узагальненого наближення Гартрі - Фока знайдено функцію Гріна і енергетичний спектр. Провідність розраховано як функцію магнітного поля, концентрації електронів та температури.

Електронні взаємодії у вузькозонних матеріалах досліджено в межах модифікованої форми полярної моделі. Ця модель дозволяє врахувати вплив сильної кулонівської кореляції, міжатомного обміну та корельованого переносу електронів і пояснити деякі особливості властивостей вузькозонних матеріалів, зокрема перехід метал - діелектрик у разі зростання температури, нелінійну концентраційну залежність температури Кюрі й особливості транспортних властивостей електронної підсистеми. З використанням варіанта узагальненого наближення Гартрі - Фока одержано одноелектронну функцію Гріна та квазічастинковий енергетичний спектр моделі. Досліджено перехід метал - діелектрик у разі зміни температури в системі з корельованим переносом, а також процеси стабілізації феромагнітного впорядкування в системі за різних форм електронної густини станів. Розраховано статичну провідність та спін-залежні ефективні маси носіїв як функції електронної концентрації за різної густини станів. Показано, що корельований перенос зумовлює асиметрію транспортних і феромагнітних властивостей вузькозонних матеріалів.

Запропоновано модель підсистеми 3d-електронів перехідних металів і застосовано її для розрахунку енергії зв'язку, залежної від заповнення 3d-зони конкретного металу, ширини цієї зони та величини ефективної внутрішньоатомної взаємодії. Показано, що модель надає можливість пояснити спостережувані особливості залежності енергії зв'язку від атомного номера. Пояснено природу двох параболічних залежностей енергії зв'язку від заповнення 3d-зони. Обчислені значення енергії зв'язку є близькими до одержаних експериментально для ряду Sc-Ti-V-Cr-Mn-Fe.