Спіновий транспорт в кристалах з сильними електронними кореляціями

Размещено на http://www.allbest.ru

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ТАРАСА ШЕВЧЕНКА

УДК 539.2

Спіновий транспорт в кристалах з сильними електронними кореляціями

01.04.07 - фізика твердого тіла

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата фізико-математичних наук

Лізунов Вячеслав Вячеславович

Київ 2007

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі фізики функціональних матеріалів Київського національного університету імені Тараса Шевченка.

Захист відбудеться “ 25 ” червня 2007 року о 11 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.001.23 в Київському національному університеті імені Тараса Шевченка за адресою: 03680, м. Київ, просп. Акад. Глушкова, 2, корпус 1, фізичний факультет, ауд. 500.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Київського національного університету імені Тараса Шевченка за адресою: 01033, м. Київ, вул. Володимирська, 58.

Автореферат розісланий “ 22 ” травня 2007 року.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Д 26.001.23, доктор фізико-математичних наук, професор Л.В. Поперенко

АНОТАЦІЇ

Лізунов В.В. Спіновий транспорт в кристалах з сильними електронними кореляціями. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.07 - фізика твердого тіла, Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2007.

В роботі розвинуто метод розрахунку електронної структури, вільної енергії, магнітних характеристик і провідності невпорядкованих систем з сильними електронними кореляціями. Метод оснований на теорії многократного розсіяння. Отримано кластерний розклад для одночастинкової та двочастинкової функцій Гріна (густини електронних станів та електропровідності) невпорядкованої системи з врахуванням електрон-електронної, електрон-фононної і електрон-іонної взаємодій. У якості нульового одновузлового наближення в цьому розкладі обирається наближення когерентного потенціалу. Отримані вирази дозволяють дослідити мікроскопічний механізм намагнічування і спінового транспорту в сильнокорельованих системах. Проведено розрахунок магнітних властивостей і спінового транспорту для еквіатомного сплаву Fe-Co. Показано, що різниця потоків електронів з різною орієнтацією спіна залежить від положення рівня Фермі відносно квазіщілини в енергетичному спектрі електронів.

Ключові слова: електронна структура, спін-залежний транспорт, локалізовані магнітні моменти, функції Гріна, рівень Фермі, кулонівська квазіщилина

Лизунов В.В. Спиновый транспорт в кристаллах с сильными электронными корреляциями. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.07 - физика твердого тела, Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, Киев, 2007.

В работе развит метод расчета электронной структуры, свободной энергии, магнитных характеристик и проводимости неупорядоченных систем с сильными электронными корреляциями. Метод основан на теории многократного рассеяния. Получено кластерное разложение для одночастичной и двухчастичной функций Грина (плотности электронных состояний и электропроводности) неупорядоченной системы с учетом электрон-электронного, электрон-фононного и электрон-ионного взаимодействий. В качестве нулевого одноузельного приближения в этом разложении выбирается приближение когерентного потенциала. Полученные выражения позволяют исследовать микроскопический механизм намагничивания и спинового транспорта в сильнокоррелированных системах.

Проведен расчет магнитных свойств и спинового транспорта для сплава Fe0,5Co0,5. Получены зависимости значений свободной энергии, намагниченности и магнитной восприимчивости данного сплава от величины внешнего магнитного поля и концентраций узлов кристаллической решетки с проекциями локализованных магнитных моментов, направленных вдоль поля. Равновесные значения абсолютной величины и концентрации локализованных магнитных моментов, а также параметров межатомных и магнитных корреляций находятся путем минимизации по всем указанным величинам свободной энергии сплава. В магнитном поле энергетически выгодной становится преимущественная ориентация локализованных магнитных моментов вдоль направления внешнего магнитного поля, что приводит к перестройке энергетического спектра электронов и появлению намагниченности в системе. При этом плотности состояний для электронов с противоположными спинами становятся различными. Намагниченность системы монотонно возрастает с ростом напряженности внешнего магнитного поля и при больших значениях напряженности приближается к насыщению. Возрастание намагниченности связано с изменением равновесных значений концентрации магнитных моментов, направленных вдоль поля, при возрастании напряженности последнего. При этом абсолютные значения локализованных магнитных моментов на атомах Fe и Co практически не зависят от напряженности внешнего магнитного поля.

Используя рассчитанные равновесные значения параметров парных магнитных корреляций, в работе были оценены размеры магнитных доменов в сплаве Fe0,5Co0,5 при нулевой температуре. В области малых магнитных полей наблюдается линейный рост размеров магнитных доменов, ориентированных вдоль внешнего магнитного поля. При этом размеры доменов, ориентированных против поля, слабо уменьшаются. Размер магнитных доменов, ориентированных вдоль поля, пропорционален концентрации узлов кристаллической решетки с проекциями локализованных магнитных моментов, направленных вдоль поля, т.е. увеличение размера этих доменов происходит за счет доменов, имеющих противоположную ориентацию. При больших значениях напряженности магнитного поля рост размеров магнитных доменов, направленных вдоль поля, замедляется, а размеры доменов, ориентированных против поля, быстро уменьшаются. В этой области происходит переориентация магнитных моментов, направленных против магнитного поля, что приводит к увеличению числа магнитных доменов вдоль поля (без изменения их размеров). Полученные результаты хорошо согласуются с известными закономерностями изменения размеров магнитных доменов при изменении напряженности внешнего магнитного поля. Размер магнитного домена при нулевом внешнем магнитном поле, оцененный по параметрам парных магнитных корреляций, близок к экспериментально определенному среднему размеру области однородности в сплаве Fe50Co50.

Показано, что разница потоков электронов с различной ориентацией спина (спиновый транспорт) зависит от положения уровня Ферми относительно квазищели в энергетическом спектре электронов.

Ключевые слова: электронная структура, спин-зависимый транспорт, локализованные магнитные моменты, функции Грина, уровень Ферми, кулоновская квазищель

Lizunov V.V. Spin transport in strong electron correlations systems. - Manuscript.

Thesis for the Doctor of Philosophy degree (Candidate of science in Physics and Mathematics) by specialty 01.04.07 - solid state physics. Physics Department, Kyiv National Taras Shevchenko University, Kyiv, 2007

In work the method of calculation of the electronic structure, free energy, magnetic characteristic and electroconductivity of disordered systems with strong electrong correlations is developed. The method is based on the theory of multiple scattering. The cluster expansion is derived for one- and two-particle Green's function (electron state density and electroconductivity) of a disorder system with the account electron-electron, electron-phonon and electron-ion interaction. As a zero one-site approximation of that expansion the coherent potential approximation is chosen. The obtained expressions allow to investigate the microscopical mechanism of magnetization and spin transport in strong correlated systems. Calculation of magnetic properties and spin transport for Fe-Co equiatomic alloy is carried out. It is shown that the difference of electron flows for various spin orientation depends on position of the Fermi level in respect of quasi-gap or energy band edge in electron energy spectrum.

Key words: electronic structure, spin-dependent transport, localized magnetic moments, Green's functions, Fermi level, Coulomb quasi-gap

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми

В системах з сильними електронними кореляціями або значною спін-орбітальною взаємодією в зовнішньому електричному полі існує як давно відоме явище переносу заряду, так і порівняно недавно відкрите явище переносу спінів електронів. Це явище отримало назву спінового транспорту та лягло в основу нової галузі електронної техніки, що має назву спінової електроніки. Суттєвий прогрес в дослідженні спін-залежного електронного транспорту та пов'язані з ним перспективи застосування цього явища в мікроелектроніці стимулюють велику кількість робіт як з фундаментальних досліджень цього явища, так і з практичного його застосування. Проводяться дослідження із застосування зазначених ефектів для створення спінових фільтрів, діодів та транзисторів, що керуються магнітним полем, пристроїв для запису та обробки інформації тощо.

Явище спінового транспорту найбільш чітко проявляється і має досить прозоре пояснення у напівпровідникових гетероструктурах з одним чи декількома потенціальними бар'єрами, що утворені тонкими напівпровідниковими прошарками з магнітними домішками. Спінова поляризація електронів поза бар'єром зумовлена залежністю коефіцієнта проходження через потенціальний бар'єр від висоти і форми бар'єру, які є різними для електронів з різними проекціями спіну. Висота бар'єра, а отже і спінова поляризація електронів, може керуватись зовнішнім магнітним полем. Напівпровідникові гетероструктури, в яких потенціальний бар'єр утворений прошарком з феромагнітного напівпровідника, характеризуються майже 100% спіновою поляризацією. У випадку товстого феромагнітного прошарку величина спінової поляризації в гетероструктурі визначається величиною поляризації в самому прошарку та релаксацією поляризації електронів в процесі їх розсіяння після виходу з феромагнітного прошарку. Однак основним недоліком таких гетероструктур є низька температура Кюрі (значно нижче кімнатної) феромагнітного напівпровідникового прошарку, що робить їх малопридатними для масового використання. Ступінь спінової поляризації у феромагнітних металах є значно меншою. За даними літературних джерел вона не перевищує 10%. У той же час, для деяких феромагнітних напівметалів ступінь спінової поляризації наближається до її значень для феромагнітних напівпровідників. При цьому, температура Кюрі для феромагнітних металів та напівметалів значно більша від температури Кюрі феромагнітного напівпровідника.

Отже дослідження електронної структури, спінового транспорту та магнітних характеристик систем з сильними електронними кореляціями на основі перехідних металів та їх сплавів, а також встановлення взаємозв'язку між властивостями таких систем в зовнішньому магнітному полі та їх електронною структурою є досить актуальною задачею.

Зв'язок роботи з науковими програмами

Робота є складовою частиною науково-дослідних робіт кафедри фізики функціональних матеріалів фізичного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка, які виконувались в рамках держбюджетних тем:

"Природа міжатомних кореляцій та їх роль в радіаційних властивостях сплавів" № 01БФ051-08 (номер державної реєстрації 0101U002473);

"Радіаційна модифікація структури та електронних властивостей функціональних матеріалів" №06БФ051-09 (номер державної реєстрації 0106U006392).

Метою даної дисертаційної роботи є з'ясування зв'язку між електронною структурою та магнітними і кінетичними характеристиками сплавів перехідних металів. В роботі методами теорії багаторазового розсіяння вирішується основна задача дослідження - опис енергетичного спектру, спінового транспорту та магнітних властивостей кристалів з сильними електронними кореляціями. Об'єктом дослідження є системи з сильними електрон-електронними кореляціями. Предметом дослідження є ефекти спінової поляризації та пов'язані з ними транспортні й магнітні властивості систем з вузькими d-зонами.

Наукова новизна одержаних результатів

В дисертаційній роботі на основі методу кластерного розкладу для функцій Гріна та термодинамічного потенціалу, вперше, з єдиних позицій, досліджено спіновий транспорт, намагнічуваність та просторову неоднорідність магнітної структури в системах з сильними електронними кореляціями. Вперше встановлено зв'язок цих явищ з перебудовою енергетичного спектра електронів при зміні як зовнішнього магнітного поля, так і температури. На відміну від раніше розвинутих підходів даний метод одночасно враховує електрон-електронну, електрон-фононну та електрон-домішкову взаємодії, а також наявність зовнішнього магнітного поля.

Вперше встановлено умови виникнення ефекту спінового транспорту в сплавах перехідних металів, що знаходяться в зовнішньому магнітному полі. Показано, що величина спінової поляризації електронного потоку, як і магнітний фазовий стан сплавів перехідних металів, залежать від положення рівня Фермі по відношенню до кулонівської щілини в енергетичному спектрі електронів та від ширини цієї щілини.

Вперше встановлено зв'язок між параметрами намагнічування, зокрема, лінійними розмірами магнітних доменів з намагніченістю вздовж та проти зовнішнього магнітного поля, та електронною структурою сплаву Fe0,5Co0,5. Досліджено температурні залежності статичної електропровідності та параметрів парних кореляцій в орієнтації магнітних моментів на вузлах кристалічної гратки та взаємний влив атомного і магнітного впорядкувань системи.

Практичне значення одержаних результатів

Розвинений в роботі метод дозволяє розраховувати густину електронних станів, магнітний фазовий стан та транспортні властивості систем на основі перехідних та благородних металів, а також напівпровідників з домішками, молекулярних кристалів, рідкісноземельних елементів та їх сполук, для яких суттєву роль відіграють кілька енергетичних зон (s,p,d,f). Метод дозволяє досліджувати вплив близького і далекого магнітного та атомного впорядкувань на енергетичні та кінетичні властивості зазначених систем, а також вплив на них температури та зовнішнього магнітного поля.

Одержані в роботі результати дозволяють дослідити мікроскопічну природу магнетизму та спінового транспорту в сильнокорельованих електронних системах, та можуть мати важливе практичне застосування при створенні фізичних основ методів синтезу нових матеріалів для сучасної електроніки, прогнозування та цілеспрямованої зміни їх властивостей. Результати дослідження спінового транспорту та магнітних властивостей сплавів перехідних металів можуть бути використані при створенні на основі цих матеріалів сильнострумових приладів для спінової електроніки, параметрами яких можна керувати за допомогою відносно слабких магнітних полів.

Особистий внесок здобувача полягає в аналізі літературних джерел, проведенні теоретичних розрахунків, розробці програм та проведенні числових досліджень густини електронних станів, спінових компонент тензора статичної електропровідності, вільної енергії невпорядкованого магнітного сплаву, визначенні рівноважних значень параметрів атомного і магнітного порядків та локалізованих магнітних моментів, аналізі одержаних результатів та порівнянні їх з результатами інших робіт та експериментальними даними. Здобувачеві належать також всі результати та висновки, що винесені на захист. З опублікованих робіт до дисертації включено лише результати, отримані особисто здобувачем.

Апробація результатів дисертації

Матеріали дисертації доповідалися та обговорювалися на таких наукових конференціях: VI International Young Scientists Conference "Optics and High Technology Material Science SPO2005" Ukraine, Kiev, 2005; International Conference “Functional Materials ICFM-2005” Ukraine, Crimea, Partenit, 2005; International Conference "Statistical Physics 2006; Condensed Matter: Theory&Applications" Ukraine, Kharkiv, 2006; VII International Young Scientists Conference "Optics and High Technology Material Science SPO2006" Ukraine, Kiev, 2006.

Публікації. За результатами дисертаційного дослідження опубліковано 9 робіт із них 5 робіт у фахових реферованих журналах.

Обсяг і структура дисертації. Дисертаційна робота складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел (181 джерело). Обсяг дисертації - 141 сторінка, у тому числі 1 таблиця, 32 рисунки.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, визначено мету, завдання, предмет і об'єкт дослідження, розкрито наукову новизну та практичне значення отриманих результатів.

У першому розділі зроблено огляд літературних джерел, які присвячені дослідженню фізичних властивостей силькорельованих електронних систем. З метою визначити місце даної роботи серед робіт в цій області розглянуто основні підходи до опису сильнокорельованих систем та проаналізовано межі їх застосування.

Особлива увага приділена підходам до розгляду моделі Хаббарда та похідних від неї моделей. Проаналізовано вплив різних наближень на магнітну фазову діаграму систем з сильними електрон-електронними кореляціями. Розглянуто також основні підходи до дослідження атомного і магнітного впорядкування в сплавах з сильними електронними кореляціями.

У другому розділі викладено розвинутий в роботі метод розрахунку електронної структури та термодинамічних потенціалів в системах з сильними електронними кореляціями, який базується на методі кластерного розкладу для одночастинкової функцій Гріна.

Тут - функції Гріна нульового наближення (відповідно електронна функція Гріна та функції Гріна зміщення-зміщення й імпульс-імпульс для підсистеми фононів), - масові оператори, які описують електрон-електронну, електрон-фононну та фонон-фонону взаємодії, - силові постійні, М-1 - обернена ефективна маса.

У третьому розділі одержано кінцеві вирази для густини електронних станів та вільної енергії систем з сильними електронними кореляціями до яких відносяться сплави з вузькими енергетичними зонами, молекулярні кристали та окремі молекули. Представлено результати числового дослідження впливу зовнішнього магнітного поля на енергетичний спектр та електронні властивості сплавів з вузькими енергетичними зонами.

Використовуючи для обчислення температурних функцій Гріна невпорядкованого сплаву діаграмну техніку, аналогічну діаграмній техніці для однорідної системи, повну густину електронних станів на один атом можна записати у вигляді

Вільна енергія як функція об'єму системи, температури, кількості електронів, параметрів міжатомних кореляцій і кореляцій в орієнтації локалізованих магнітних моментів, пов'язана з термодинамічним потенціалом співвідношенням, є

Тут - конфігураційна складова термодинамічного потенціалу, Щ0е - термодинамічний потенціал електронної підсистеми, Щ? - доданок, який описує електрон-електронну, електрон-фононну та фонон-фононну взаємодії, F - енергія Фермі, Sc - конфігураційна ентропія.

Як система для чисельного дослідження електронної структури та електропровідності в залежності від напруженості зовнішнього магнітного поля був обраний сплав Fe0,5Co0,5. Розрахунки проводились з врахуванням електрон-домішкової, електрон-електронної та електрон-фононної взаємодій, а також наявності зовнішнього магнітного поля. При нульовому зовнішньому магнітному полі умовні парціальні густини станів задовольняють рівностям

Густини станів для електронів з проекцією спіна вздовж та проти напрямку поля будуть однакові:. На рівні Фермі густини електронних станів для електронів з різною орієнтацією спіна по відношенню до напрямку магнітного поля також будуть однакові (Рис.1а).

В результаті цього, електрони з різною орієнтацією спіна по відношенню до напрямку вектора напруженості зовнішнього магнітного поля будуть давати однаковий внесок в електропровідність. У випадку відмінної від нуля напруженості магнітного поля, рівності (6) не виконуються. На рівні Фермі густина електронних станів стає різною для електронів з різною орієнтацією спіна по відношенню до напрямку зовнішнього магнітного поля (Рис.1б). Електрони переорієнтуються таким чином, щоб локалізований магнітний момент на вузлах гратки був спрямований вздовж поля. Густина станів електронів, спін яких орієнтований протилежно полю (власні магнітні моменти орієнтовані вздовж поля) стає вище, ніж густина станів електронів з протилежно орієнтованими спінами.

Намагніченість системи монотонно зростає з ростом напруженості зовнішнього магнітного поля і при Н > 6000А/м наближається до насичення. Зростання намагніченості пов'язано зі зміною рівноважних значень концентрації при зростанні напруженості магнітного поля (рис.2). При цьому абсолютні значення локалізованих магнітних моментів на атомах Fe та Co практично не залежать від Н. Рівноважні значення абсолютної величини і концентрації локалізованих магнітних моментів, а також параметрів міжатомних та магнітних кореляцій находяться шляхом мінімізації по всіх вказаних величинах вільної енергії сплаву (5).

З рис. 3 видно, що числові значення намагніченості, отримані в результаті першопринципного розрахунку достатньо добре узгоджуються з експериментальними даними. Розрахована залежність магнітної сприйнятливості від напруженості магнітного поля (рис. 4) має вигляд характерний для феромагнетиків.

Нехтуючи кореляціями в орієнтації магнітних моментів на трьох та більше вузлах кристалічної гратки, лінійний розмір магнітних доменів, орієнтованих вздовж (проти) зовнішнього магнітного поля, можна оцінити з умови

Використовуючи розраховані рівноважні значення параметрів парних магнітних кореляцій (T = 0 К), за допомогою формул (8) в роботі були оцінені розміри магнітних доменів в сплаві Fe0,5Co0,5 (рис.5).

В області магнітних полів Нz < 4000 А/м спостерігається лінійне зростання розмірів магнітних доменів, орієнтованих вздовж зовнішнього магнітного поля. При цьому розміри доменів, орієнтованих проти поля, слабо зменшуються. Як видно з співставлення рис. 2 і рис. 5 розмір магнітних доменів, орієнтованих вздовж поля, є пропорційним концентрації, тобто збільшення розміру цих доменів відбувається за рахунок доменів, які мають протилежну орієнтацію. При більших значеннях напруженості магнітного поля ріст розмірів магнітних доменів, направлених вздовж поля, сповільнюється, а розміри доменів, орієнтованих проти поля, швидко зменшуються. В цій області відбувається переорієнтація магнітних моментів, направлених проти магнітного поля, що призводить до збільшення числа магнітних доменів вздовж поля (без зміни їх розмірів). Отримані результати добре узгоджується з відомими закономірностями зміни розмірів магнітних доменів при зміні напруженості зовнішнього магнітного поля. Розмір магнітного домену при Нz = 0, оцінений по рівноважних значеннях параметрів парних магнітних кореляцій, близький до експериментально визначеного середнього розміру області однорідності в сплаві Fe0,5Co0,5.

У четвертому розділі одержано вирази для тензора статичної електропровідності невпорядкованих магнітних сплавів в зовнішньому магнітному полі, які дозволяють дослідити спіновий транспорт в сплавах перехідних металів.

Формули для густини електронних станів (3), (4) і електропровідності (9) дають можливість дослідити кінетичні властивості сильнокорельованих систем в залежності від орієнтації спіна носіїв заряду, тобто спіновий транспорт, та пов'язати його особливості з будовою енергетичного спектра електронів в таких матеріалах.

На Рис. 6 представлені сумарна електропровідність системи ( zz sum) (Рис. 6а) і різниця внесків у неї електронів зі спинами, спрямованими проти й уздовж зовнішнього магнітного поля (Д zz = zz -s - zz s) (Рис. 6б), залежно від величини цього поля. Слід зазначити, що при нульовому зовнішньому магнітному полі розраховані з перших принципів значення питомого електричного опору сплаву Fe0,5Co0,5 стеор = у -1теор для температур 0 і 300 К, які складають, відповідно, 2,1·10-8 і 2,4·10-8 Ом·м добре узгоджуються з експериментально визначеними значеннями питомого електричного опору, які для цих температур близькі і дорівнюють приблизно сэксп = 2,9·10-8 Ом·м для відпаленого при 773 К сплаву. Слабка залежність електроопору сплаву Fe0,5Co0,5 від температури в інтервалі (0-300К) пояснюється компенсацією внесків в електропровідність від зміни часу релаксації і енергетичного спектру електронів.

Можна бачити, що при зростанні напруженості магнітного поля величина Д zz немонотонно змінюється, що пов'язано із зеєманівським зсувом енергетичних зон для електронів з різною спіновою поляризацією (див. Рис. 1).

Необхідною умовою існування ефекту спінового транспорту в системах з сильними електронними кореляціями є наявність кулонівської щілини в енергетичному спектрі електронів (рівень Фермі лежить в області щілини). Показано, що магнітний фазовий стан системи визначається положенням рівня Фермі по відношенню до кулонівської щілини і може бути феромагнітним, антиферомагнитним, або парамагнітним.

При сильних зовнішніх магнітних полях більшість електронів набуває спінову поляризацію проти поля, що визначає їх вклад в ефект спінового транспорту, і приводить до збільшення сумарної електропровідності невпорядкованої системи (внаслідок збільшення ступеня магнітного порядку). Описаний ефект може бути використаний в приладах мікроелектроніки для зміни досить слабкими магнітними полями поляризації електронів. Розвинутий підхід дозволяє дослідити мікроскопічні механізми намагнічування і спінового транспорту в сплавах перехідних металів з врахуванням електрон-електронних кореляцій.

магнітний кореляція електронний

ВИСНОВКИ

Розвинуто метод розрахунку електронної структури, магнітних характеристик та спінового транспорту перехідних металів та їх сплавів.

Вперше встановлено умови виникнення ефекту спінового транспорту в сплавах перехідних металів, що знаходяться в зовнішньому магнітному полі. Показано, що величина спінової поляризації, яка проявляється в різниці струмів, що створюються електронами з різною орієнтацією спінів відносно напрямку зовнішнього магнітного поля, залежить від положення рівня Фермі по відношенню до кулонівської щілини в енергетичному спектрі електронів та від ширини цієї щілини.

Встановлено, що магнітний фазовий стан сплавів перехідних металів визначається положенням рівня Фермі по відношенню до кулонівської щілини. Якщо рівень Фермі знаходиться посередині кулонівської щілини, то система є антиферомагнетиком. У випадку, коли рівень Фермі лежить на краю щілини, кристал є феромагнетиком. В іншому випадку сплав знаходиться в парамагнітному стані. Вперше встановлено зв'язок між магнітними характеристиками та електронною структурою сплаву Fe0,5Co0,5. Шляхом розрахунку енергетичного спектру електронів та мінімізації вільної енергії сплаву по параметрах атомних і магнітних кореляцій досліджено механізм намагнічування системи та оцінено лінійні розміри магнітних доменів з намагніченістю вздовж та проти зовнішнього магнітного поля. Досліджено температурні залежності статичної електропровідності та параметрів парних кореляцій в орієнтації магнітних моментів на вузлах кристалічної гратки сплаву Fe0,5Co0,5. Слабка залежність електроопору сплаву Fe0,5Co0,5 від температури в інтервалі (0-300К) пояснюється компенсацією внесків в електропровідність від зміни часу релаксації і енергетичного спектру електронів.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. В.В. Лізунов, С.П. Репецький, Т.Д. Шатній. Врахування електронних кореляцій в розрахунках енергетичного спектру молекул. // Вісник КУ, Серія: Фізика. 2002. Вип. 5. С. 28-32.

2. V.F. Mazanko, A.E. Pogorelov, N.P. Kulish, O.P. Dmitrenko, V.V. Lizunov. 63Ni diffusion in C60 fullerite. // Functional materials, 2006, vol. 13, №3, С. 531-533.

3. С.П. Репецкий, Е.Г. Лень, В.В. Лизунов. Электронная структура и спиновый транспорт в сплаве Fe-Co. // Металлофизика и новейшие технологии. 2006. Т.28. № 8. С.989-995.

4. С.П. Репецкий, Т.С. Лень, В.В. Лизунов. Энергетический спектр электронов и магнитная восприимчивость сплава Fe-Co. // Металлофизика и новейшие технологии, 2006, Т.28. № 9. С.1143-1152.

5. С.П. Репецкий, Е.Г. Лень, В.В. Лизунов. Электронная структура и магнитные домены в сплавах с узкими энергетическими зонами. // Металлофизика и новейшие технологии, 2006, Т.28. № 11. С.1475-1479

Размещено на Allbest.ru