Сплавы магнитных переходных металлов

Методы изучения физических свойств сплавов переходных металлов.

Содержание.

Введение. *

Метод когерентного потенциала. *

Модель Хаббарда. *

Два направления работ, использующих метод когерентного потенциала. *

Подход Хасегава и Канамори. *

Понятие асферичности. *

Метод Элька (Харриса -Цукермана). *

Различия между подходами Хосегава-Канамори и Харриса-Цукермана. *

Заключение. *

Введение.

Несколько десятилетий назад учёные и исследователи начали активно изучать электронную структуру и разнообразие физических свойств сплавов переходных металлов.

Особенно полезным для изучения магнитных свойств сплавов переходных металлов оказался так называемый метод рассеяния медленных нейтронов. Оказалось, что полезную информацию о магнитных моментах и форм-факторах, а также об изменении спин — волновой жесткости можно получить, наблюдая и анализируя упругое и неупругое рассеяния медленных нейтронов в сплавах.

Развитие современных методов расчета электронной структуры неупорядоченных сплавов, которые чрезвычайно полезные для решения многих задач физики твердого тела стимулировали именно такие нейтронные исследования распределения магнитного момента в магнитных сплавах и изменения спин — волновой жесткости стимулировали. Одним из этих методов является широко теперь применяемый метод когерентного потенциала.

Метод когерентного потенциала.

В методе когерентного потенциала (СРА) рассматривается одноэлектронный гамильтониан следующего вида:

(5)(72)

, где D — сумма случайных вкладов, каждый из которых связан с одним узлом, W — периодическая часть.

Необходимые одноэлектронные свойства сплава рассматривают как средние по ансамблю по всем возможным конфигурациям атомов в решетке.

При решении подобных задач принято применять усредненную следующим образом одноэлектронную функцию Грина G (z):

(6)(73)

Т-матрица для данной конфигурации, определяемая из уравнения:

(7)(74)

Тогда функциональное уравнение для определения неизвестного оператора S будет задаваться условием, называемым самосогласованным определением оператора S.

(8)(75)

Пусть,

(9)(76)

введём переменную — локальный оператор рассеяния:

(10) (77)

С помощью этого оператора эффективная среда, характеризуемая оператором S, заменяется рассеянием на реальном атоме в данном узле n. Таким образом, в методе когерентного потенциала общее условие самосогласования (8) можно заменить его следующим одноузельным приближением

(11)(78)

При этом методе примесь считается находящейся в эффективной среде, и функция Грина которой подбирается так, чтобы Т-матрица рассеяния на примеси в среднем была равна нулю. При этом рассеянием парами атомов и более крупными кластерами пренебрегают.

Рассмотренный метод когерентного потенциала применим в атомном пределе, когда перескоки электронов с узла на узел очень маловероятны. Сравнение приближений виртуального кристалла, средней Т-матрицы и когерентного потенциала, показало, что метод когерентного потенциала не хуже аппроксимации виртуального кристалла.

Усредненная функция Грина неупорядоченной системы <G (E)> в методе когерентного потенциала получается заменой энергии на комплексную величину из функции Грина для идеальной решетки. Функция Грина <G (z)> аналитична всюду, кроме линий разрезов, соответствующих примесной зоне и зоне основного кристалла.

Основная характеристика спектра возбуждений системы есть плотность состояний на единицу энергии D (e). Она определяется мнимой частью функции Грина <G (z)>=GCPA. На основе одночастичной плотности состояний с помощью метода когерентного потенциала можно хорошо описать поведение параметра асферичности g для сплавов Ni, Fe и Co

Аналитические свойства величин, вычисляемых в одноузельном приближении когерентного потенциала, нетривиальны.

Эффект рассеяния электронов вследствие неупорядоченности в методе когерентного потенциала описывается комплексной величиной, которую и называют когерентным потенциалом. Мнимая часть потенциала описывает поглощение вследствие рассеяния.

При многократном рассеянии волны на произвольном ансамбле рассеивателей вводится усредненная по ансамблю волновая функция, а потенциал в уравнении Шредингера становится комплексным, поэтому с точки зрения квантовой механики в этом нет ничего необычного.

Модель Хаббарда.

Полезной для описания многих электронных и магнитных свойств сплавов переходных металлов оказалась модель Хаббарда, в которой при описании неупорядоченных сплавов с используются случайные параметры. Поэтому эту модель также называют моделью Хаббарда со случайными параметрами. Она успешно применяется в большом количестве работ.