Geum.ru
   Авторефераты по темам  >>  Разные специальности - [часть 1]  [часть 2]

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ МАГНЕТИКОВ С ФРУСТРИРОВАННЫМИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯМИ И С ОРБИТАЛЬНЫМ УПОРЯДОЧЕНИЕМ

Автореферат кандидатской диссертации

 

На правах рукописи

Москвин Антон Иванович

 

Теоретическое исследование структурыа магнетикова

с фрустрированными взаимодействиями

и с орбитальным упорядочением

01.04.07 - физика конденсированного состояния

 

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата физико-математических наук

Красноярск-2010

Работа выполнена в Сибирском государственнома аэрокосмическом университете

им. академика М.Ф. Решетнева

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук,

профессор Аплеснин Сергей Степанович

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук,

профессор Вальков Валерий Владимирович,

кандидат физико-математических наук,

доцент Вакилов Андрей Николаевич

Ведущая организация:

Сибирский федеральный университет

Защита состоится ал21 декабря 2010 г. в 15 час.30 мин. на заседании диссертационного совета

Д 212.179.04 при Омском государственном университете им. Ф.М. Достоевского по адресу: 644077, г.Омск, пр.Мира, 55а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Омского государственного университета.

Автореферат разослан ала а ноябряаа аа2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат физико-математических наук а аа Вершинин Г.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Использование новых принципов работы электронных устройств, основанных на спиновых степенях свободы приводит к принципиально новым технологиям в электронике, и к созданию нового направления - спинтроники.а Так в спиновой электронике преобразование информации происходит через изменение намагниченности ва электрическое напряжение, а в мультиферроиках связь между магнитной и электрической подсистемами проявляется через магнитоэлектрический эффект.

Обнаружение в последние годы новых классов мультиферроиков, в частности, редкоземельных манганитов,а ванадата никеляа и др., в которых сегнетоэлектричество имеет несобственный характер и возникает в определенных модулированных магнитных структурах. Общей чертой таких мультиферроиков является конкуренция (фрустрация) обменных взаимодействий, которая приводит к образованию нецентросимметричных спиральных магнитных структур, в том числе циклоидального типа, обладающих сегнетоэлектрическими свойствами. Электрическая поляризация в них возникает благодаря неоднородному магнитоэлектрическому взаимодействию, которое приводит к появлению поляризации при неколлинеарном расположении соседних спинов.а К таким веществам относятсяа соединенияа с зарядовыма упорядочениема одного типа катионов наа решетке с фрустрированнымиа обменнымиа взаимодействиями, образованнымиа топологией решетки.а Поэтому для таких систем важно установить область параметров существования несоразмерной структуры, где возможно ожидать проявление ферроэлектрических особенностей.

Электроны, кроме зарядовой и спиновой степенью свободы, обладают орбитальным моментом. Орбитальное упорядочение в системах с сильными электронными корреляциями является одним из необходимых компонентова появления новых физических свойств, как сверпроводимость, магнитосопроивление, переход метал-диэлектрик и магнитных фазовых переходов. Полное понимание механизмов, стабилизирующих определенный тип упорядочения, зависит ота взаимодействия между спиновыми, зарядовыми, орбитальными и решеточными степенями свободы.

Магнетики, имеющие двухкратное орбитальное квазивырождение кроме взаимодействий, не зависящих от спинов, обнаруживают зависимость интеграла обмена от взаимного расположения орбиталей. Это приводит не только к изменению магнитных свойств, но и к изменению транспортных характеристик, т.к. интегралы перескока между соседними 3d- ионами зависят как от типа орбиталей, так и от взаимного расположения узлов, поскольку распределение электронной плотности не является сферически симметричным.

При исследовании основного состояния и низкотемпературных эффектов в низкомерных системах существенную роль оказывают квантовые флуктуации в спиновой системе и в некоторых случаях это приведет к спин-Пайерловскому переходу. Поэтому представляется актуальным исследование орбитальных и спиновых степеней своды локализованных электронов на формирование магнитной структуры.

Полученные результаты могут быть использованы при интерпретации фотоэмиссионных спектров, оптическим спектрам поглощения для определении орбитальных степеней электрона на магнитную и электронную структуру.

Цели и задачи работы:аа а

Теоретическое исследование структурыа магнетикова с фрустрированными взаимодействиями и с орбитальным упорядочением.

Для достижения этой цели решались следующие задачи:

  • аУстановить последовательность магнитных фазовых переходов в двойной гексагонально плотно-упакованной структуре Pb3Mn7O15 с фрустрироваными связями, образованными топологией решетки.
  • Оценить величину квантовых флуктуацийа обменно-связанных спинов электронов на орбитальное упорядочение.
  • Исследовать влияниеа сильных электронных корреляцийа иа взаимодействия электронов с решеткой на орбитальное упорядочение электронов.

Научная новизна

  • Для кристаллической структуры, состоящей из двухаа элементарныха гексагонально плотно-упакованных ячеек,а рассчитаны магнитные структурыа иа параметры обменов, при которых наблюдается переход из ферримагнитного в модулированное состояние.а Для марганцевого ферритаа Pb3Mn7O15 с ферромагнитным взаимодействие между ГПУ плоскостями апредсказан механизм перехода из низкотемпературной фазы (ферримагнитной) в несоразмерное состояние.
  • Оценен обменный механизм упорядочения электронов на eg орбиталях с учетом обменной анизотропии типа Улегкая осьФ для спина S=1/2а и найдено два типа орбитального упорядочения электронов с квазиодномерным и двумерным порядком со специальной топологией структуры.
  • Для электронов, расположенных на вырожденных орбиталях и взаимодействующих с решеточными степенями свободы с учетом ангармонизма колебанийа ионов, аустановлены области существования орбитального упорядочения с ферро- и антиферромагнитным порядком.а Предсказаны критические параметры электрон-фононного взаимодействия, связанные са исчезновениема дальнего орбитального порядка.
  • Практическая значимость работы

Результаты теоретических расчетов магнитной структуры могут быть полезными при постановке и объяснении экспериментов по магнитоэлектрическому эффекту, для целенаправленного поиска магнитных соединений с модулированной структурой, например, при катионном замещении ионов марганца в марганцевом феррите. Полученные результаты могут быть использованы при интерпретации фотоэмиссионных спектров, по магнитномуа рассеянию нейтронов, оптическим спектрам поглощения для определении орбитальных степеней электрона на магнитную и электронную структуру,а для установления механизма деформации решетки при фазовых переходах.

Достоверность результатов достигается хорошим согласием вычисленных характеристик с экспериментальными данными, а также в некоторых случаях хорошима совпадением с результатами, полученными аналитическими методами, анализом погрешностей измерений, применением современных аттестованных компьютерных математических программ.

Научные положения, выносимые на защиту:

  • Для кристаллической структуры, состоящей из двухаа элементарныха гексагонально плотно-упакованных ячеек с антиферромагнитными взаимодействиями, возможно существование двух магнитных фазовых переходов по температуре. Установлен механизма низкотемпературного перехода в Pb3Mn7O15 при Т > 20 К.а
  • Существование двух типов орбитального упорядочения электронов с квазиодномерным и двумерным порядкома спинов электронов наа e gа орбиталяха в зависимости от соотношенияа параметров обмена и анизотропии обменных взаимодействий.
  • Зависимость квантового сокращения спина на узле и температуры Нееляа для квазидвумерногоа антиферромагнетикаа со спинома S=1/2а и со страйп -структурой от анизотропии обмена.
  • Наиболее устойчивым расположением орбиталей, для электронов с сильными корреляциями на вырожденных уровнях, при взаимодействии с решеточными степенями свободы, является ферромагнитное упорядочение орбиталей. Областью существования орбитального ферро- и антиферромагнитного упорядочения орбиталей, являются интервалы параметров электрон-решеточного взаимодействия, соответственно 0<g/J<1.1 и 0<g/J<0.8.а
  • Рост ангармонизма способствует увеличению области существованияа антиферромагнитного упорядочения орбиталей.

ичный вклада автора заключается в составлении программ для вычисления магнитных и структурных характеристик, проведении расчетов,а обработкеа и интерпретации полученныха результатов, подготовке их к публикации, участии в написании статей и докладов. В результате проведенных модельных расчетов и построенных, на основании полученных результатов, графикова автора предложил механизм низкотемпературного перехода от ферромагнитного к модулированному состоянию в Pb3Mn7O15 при Т > 20 К,а рассчитал области существования квазиодномерного и квазидвумерного антиферромагнетиков са обменной анизотропией типа Улегкая осьФ в квантовой модели Гейзенберга на плоскости альтернирование - анизотропия обмена, а также установил область существования ферро- и антиферромагнитного упорядочения орбиталей с одним электроном на узле с учетома ангармонизмаа колебаний ионов.

Апробация диссертационной работы.

Основные результаты исследований по теме диссертации докладывалисьа и обсуждались наа международныха симпозиумах и конференциях: Международная конференция Фазовые переходы, критические и нелинейные явления в конденсированных средах (Махачкала, 2007); Euro-Asian Symposium Magnetism on a Nanoscale ( Ekaterinburg, 2010); Московский международный симпозиум по магнетизму MISM (Москва, 2008);а XXXI Международная зимняя школа физиков-теоретиков Коуровка-2006 (Россия, Кыштым, 19-25 февраля 2008г.),а Международный симпозиум Упорядочение в Минералах и Сплавах (Ростов-на-Дону, п. Лоо, 2007, 2008);а Международная научная конференция Решетневские чтения (Красноярск,аа 2009).

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 12 работ, из них в рецензируемых журналах 4 статьи. Список публикаций приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, пяти глав, заключения и списка цитируемой литературы. Объем диссертации составляет 108 страниц и включает 35 рисунков, 1 таблицу и список цитируемойа литературы содержит 120 наименований.

 

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы работы, сформулирована цель работы, указана ее научная новизна, изложены основные положения, выносимые на защиту. Описана структура диссертации.

Первая глава диссертации посвящена обзоруа магнитных структур и магнитных свойств фрустрированных магнетиков с неальтернантной решеткой, имеющей треугольную, гексагональную и гексагонально-плотноупакованную кристаллическую структуру. аПриведены фазовые диаграммы магнитных состояний, проанализированы несоразмерные структуры и зависимость вектора несоразмерности от радиуса обменного взаимодействия. Рассмотрены типы орбитального упорядочения электронов на eg и t2g орбиталях и физические свойства, связанные с орбитальным упорядочением на примере аряда соединений, такие как манганиты, ванадаты ReVO3 ( R= La, Pr, Nd, Sm, Gd, Ho) . аОписаны модели, в которых учитывается взаимодействие псевдоорбитальных моментов со спиновыми моментами локализованных электронов, с решеточными степенями свободы. Приведены фазовые диаграммы типов орбитального порядка в зависимости от степени заполнения d- орбитали.а а

Во второй главеа описывается метод Монте-Карло, как для решения задач с классическим и квантовым спином. Приводятся различные варианты реализации квантового метода Монте-Карло, использующие формулу Троттера, аметод непрерывного времени, апетлевые, червячные методы аМонте-Карло .

В третьей главе обсуждаются: кристаллографическая структура Pb3Mn7O15 и последовательность магнитных фазовых переходов, найденные из зависимости аАС намагниченности от температурыа на частоте f = 1 kHz и из зависимости аобратной магнитной восприимчивости и теплоемкости в работе [1] и возможные магнитные структуры, существующие в АФМ с гексагонално-плотноупакованной структурой [2]. а

Для кристаллической структуры Pb3Mn7O15, состоящей из двухаа элементарныха гексагонально плотно-упакованных ячеек с антиферромагнитными взаимодействиями, проведено моделирование магнитных свойств в модели Гейзенберга с изотропными обменными взаимодействиями

, (1)

гдеа J1 <0 - обменное взаимодействие в гексагональной плоскости, J2 а< 0 и K >0 - асоответственно антиферромагнитное и ферромагнитныеа обменные взаимодействия между ближайшими соседями между плоскостями, S - классический спина с компонентами , Н- внешнее магнитное поле. Для вычисления магнитных характеристик используется метод Монте-Карло с периодическими граничными условиями на решетке размером N =18 ? 18 ? 18, 12 ? 12 ? 36 аи числом шагов 5 000 ? 10 000 MC/spin. Магнитная структура определялась из спин-спиновой корреляционной функции, а температуры, при которых происходята изменения в магнитной структуре, по аномалияма в температурном поведении восприимчивости и теплоемкости С=dE/dT.

Рисунока 1.аа Зависимость восприимчивости ?=M/H (a) и теплоемкости c=dE/dT (b) от температуры, нормированной на величину обменного взаимодействия в гексагональной плоскости, для J2/ J1=-0.5, аK/J1=2 (1), 8 (2), 20 (3) (J1=|J1|).аа

На рисунке 1 приведены зависимости восприимчивости аот температуры для ряда параметров ферромагнитного обменного взаимодействия. Для параметров K/J < 6 восприимчивость имеет вид характерный для антиферромагнетика (рисунок 1a). Это связано с конкуренцией ферромагнитных (FM) и антиферромагнитных (AF) авзаимодействий, пара спинов имеет в ближайшем окружении шесть спинов, связанных антиферромагнитным обменом.

При увеличении FM обмена К/J > 6 пары спинов через аГПУа плоскости упорядочиваются ферромагнитным образом, что подтверждается расчетом спин-спиновых корреляционных функций (рисунок 2) в направлении ОZ, перпендикулярном гексагональной плоскости. С повышением температуры ферромагнитное упорядочение спинов исчезает и возникает модулированная структура. Спин-спиновая корреляционная функция на расстоянии r = 3 меняет знак при T = T1, а корреляции между спинами вдоль

одного из направлений решетки в базисной плоскости сохраняют положительныйа знак и исчезают при температуре Нееля. Теплоемкость, изображенная на рисунке 1b, имеет ярко выраженный максимум при Т = ТN. Сравнение отношения Т1/TN , вычисленного методом МК, c экспериментом Т1/TN ? 0.3 и TN /JS2 = 2.5 позволяет оценить параметры обменов J1 ~ 7 K, J2 ~а 3 K, K ~ 50 K.

аа

(a)а (b)

(с) (d)

Рисунок 3. Графическое представление орбитального упорядочения и орбиталей для неелевского АФМ с однородным распределением обмена (а,c), с альтернированным обменом (b,d). Двойными линиями обозначен обмен J (1+?), пунктирома J (1-?), одинарная линия - J, линия из точек - К

В четвертой главе рассмотрен обменный механизм упорядоченияа электронов на eнg орбиталях для адвух типов орбитального упорядочения, представленных ана рисунке 3. аПерекрытие аорбиталей приводит к сильному антиферромагнитному обмену и к пространственной анизотропии обменных взаимодействий, что соответствует квазиодномерномуа антиферромагнетику.а Образование пар ааорбиталей формирует аполосы вдоль [01] направления и приводит к альтернированию обменных взаимодействий вдоль [10] анаправления (рисунок а3).

Два типа упорядочения орбиталей сводятся к двум моделях: квазиодномерный АФМ

(4.1)

где J <0 - обменное взаимодействие в цепочке, К< 0- обменное взаимодействие между цепочками, Н - внешнее магнитное поле, что соответствует упорядочению аорбиталей.а Квазидвумерный антиферромагнетик с полосовой структурой описывает упорядочениеа пар орбиталей и ав модели с альтернированным обменом, где параметр альтернирования описывает разницу обменных параметров между электронами на -аи -аорбиталях, т.е. ? = (J() - J(-))/J(а-). аГамильтониан имеет вид:

(4.2)

где J ~ аанизотропное обменное взаимодействие Jzz > J+ , определимое перескоком электронов между орбиталями на соседних узлах, Н - внешнее магнитное поле, , Ex - интеграл перекрытия между d? - и p? орбиталями,а ? = (Jzz - J+)/ Jzzа анизотропия обмена.

Магнитные свойства систем с двумя типами орбитального упорядочения были проанализированы на основе спин-спиновых корреляционных функций <Sz (0) Sz (r)>, подрешеточной намагниченности ms, магнитного структурного фактора , энергии Е и теплоемкости CkB/N=dE/dT.

Альтернирование обмена вдоль одного из направлений решетки усиливает квантовые флуктуации, индуцирует сокращение спина на узле и уменьшаета температуру Нееля.

Нормированная температуры Нееля, изображенная на вставке к рис.4, ахорошо описывается линейной функцией TN(?)/TN(0)=1-0,6? адля аряда параметров анизотропии обмена. аМоделированиеа термодинамических характеристик анизотропного АФ методом Монте-Карло при больших ? и интерполяция вычисленных значений TN(?)/TN(0) алинейной функцией указывает на устойчивость АФ порядка по сравнению с неупорядоченным арасположением спинов. Подрешеточная намагниченность и аатемпература Нееля АФ с полосовой структурой, изображенные на рис.4, аувеличиваются с ростом анизотропии обмена.а Зависимость TN(?) с меньшей погрешностью описываетсяа степенной афункцией TN(?) /J = 1/4?1/6 , чем логарифмической.

Рисунок 4. Температура Нееля аTN/J квазидвумерного АФ приа а?=0.3 (1) и подгоночная степеннаяа функция аTN /J = 1/4?1/6 (сплошная линия) в зависимости от анизотропии обмена (а), Вставка: нормированная температуры Нееляа аTN(?)/TN(0) от альтернирования обмена при ?=0,25 (1), 0,5 (2), 0,75 (3). Намагниченность на узле ? , вычисленная методом МК при T/TN=0.2, L=60,а в зависимости от величиныа анизотропииа обмена.

Упорядочение аорбиталейа приводит ка сильной гибридизации связей и к росту обменного взаимодействия в аквазиодномерном антиферромагнетике, аэнергия которого пропорциональнаяа E/J = 0.44(1 + ?). Энергия квазидвумерногоа АФ с полосовой структуройа уменьшается с ростом альтернирования обмена и существует критическое значение параметра ?, при котором наблюдается вырождение

Рисунок 5 Фазовая диаграмма квазидвумерного АФ с орбитальным упорядочением аи а(AF2D)и квазиодномерного АФ с упорядочиваниема орбиталей (1D AF) в плоскости альтернирование-анизотропия обмена.

двух орбитальных конфигураций. Эти критические значенияа определяют область устойчивости квазиодномерного и квазидвумерного АФ на плоскости альтернирование обмена- анизотропия обмена., изображенной на рис.5. Из сравнения критических параметров альтернирования в изотропном и анизотропном АФ, следует, что квантовые флуктуации увеличивают область квазиодномерного антиферромагнитного порядка (?сИ- ?сГ )/ ?cИ =0.4 и приводят к более предпочтительному упорядочению аорбиталей.

Используя полученные МК результатыа проанализировали обменный механизм упорядочения электронова на eg орбиталях в аKCuF3а и в NH4CuCl3 [3].

В пятой главе анализируется распределение электронной плотности на tн2g орбиталях для случая сильных электронных корреляций с электрон-фононным взаимодействием при наличии ангармонизма колебаний ионов с учетом корреляций амежду электронами на разных узлах и орбиталях ав феноменологическом приближении с использованием метода МК. Рассматривается механизма разрушения орбитального порядкаа в результате однородного заполнения орбиталей и исчезновения псевдоорбитального момента на узле, либо разупорядочением орбиталей с сохранением асимметричного распределения электронной плотности по орбиталям на узле.

Гамильтониан в феноменологическом представлении для двух орбиталей, обозначим их через x, y, можно записать в виде:

где - электронная плотность на орбиталях ,, J - параметр, характеризующий выигрыш в энергии при неоднородном распределении электронов по орбиталям (например, за счет мультипольного взаимодействия), g - константа электрон-решеточного взаимодействия, - смещения ионов относительно положения равновесия ва направлениях r?, (?=x,y,z),соответствующиха сторонама куба с постоянной решеткой a , аk,а b - упругие константы.

Рассмотрим два типаа упорядочения орбиталей. В первом случае электроны занимают аорбитали, а орбитали аостаются вакантными- что соответствует ферромагнитному расположению псевдоорбитальных моментов и случай антиферромагнитного упорядочения орбиталей, образованного при чередования заполнения аорбиталей в шахматном порядке .

Корреляционные функции псевдоорбитальныха моментов на расстоянии r=1 и r=5 изображены на Рис.6.а В результате взаимодействия электронов с упругой подсистемой корреляционные функции уменьшаются более быстро при AФ упорядочении, по сравнению с ФM порядком орбиталей.а Область существования орбитального упорядоченияа c антиферромагнитным порядком значительно меньше, по сравнению с ферромагнитным упорядочением (вставка на рис.6), которые исчезают соответственно при следующих критических параметраха электрон-решеточного взаимодействия а

Рисунок 6. Корреляционныеа функции псевдоорбитальных моментов <Lz(0)Lz(r) > при антиферромагнитном упорядочении орбиталейа наа расстоянии r=1 (4,5,6) и r=5 (1,2,3) для аg/J=0.25 (1,4), 0.6 (2,5), 0.75(3,6). На вставке: температура перехода в неупорядоченное состояние при ФM упорядочении орбиталей (1) и AФ (2)а от параметра электрон-решеточного взаимодействия .

При сильном взаимодействииа электронов с решеткой g/J?0.5 сохраняется ближний порядок в расположении орбиталей при T > TN,C (Рис.6). Это указывает на сохранение асимметричного распределения электронной плотности на узле и наличие дисперсииа функцииа распределения псевдоорбитальных моментов.

Тепловое расширение решетки при учете взаимодействия электронов с упругой подсистемой определяетсяа конкуренцией взаимодействий,а така ангармонизмаа колебаний приводит к расширению решетки с коэффициентом теплового расширения ?= b/2k2 , аа взаимодействие между орбиталями к сжатию решетки са <U>=gn/k. Какой из этих факторов будет превалировать, мыа определим из зависимостиа относительного смещения ионоваа от температуры и величины электрон-решеточного взаимодействия. а

Изменения параметров решетки зависит от типа распределения электронов по орбиталям. При ФM упорядочении орбиталей параметр решеткиа в направлении вакантных орбиталейа с nyz <<1а увеличивается, а в направлении с максимальной электронной плотностью решетка сжимается (Рис.7a) и начинает расширяться в области исчезновения дальнего орбитального порядка в области низких температур с ростом константы электрон-решеточного взаимодействия.а Деформация решетки, соответствующаяа тетрагональному искажению в нашей модели <Ux - Uy > , также растет с ростома параметра g.а Минимум в Ux(g) связан с наличием ангармонизма и уменьшением электронной плотности на аорбиталиа с ростом электрон-решеточного взаимодействия.а Это следует из минимизации свободной энергии в приближении молекулярного поля dF/dUx,y=0 при . Соответствующие смещения ионов ав приближении линейной зависимости заполнения орбиталей асогласуются с МК расчетами.а

Рисунок 7. Относительное смещение ионов вдоль осей Y <Uy> (1,2,3) и X <Ux> (4,5,6)а при FM (a) и AF (b) упорядочении орбиталейаа для g/J=0.25 (1,4), 0.6 (2,5), 0.75(3,6-b) и 0.85 (3,6-a).

Коэффициент теплового расширения акроме основного максимума в температурной зависимости ?(Т) связанного с разрушением дальнего FM порядка, наблюдается еще один дополнительный максимума и смена знака коэффициента теплового арасширения в области формирования ближнего порядка.

Из вычисления энергии найдена устойчивость ферромагнитного типа орбитального порядка,а который определяется в основнома взаимодействием электронов с решеткой. С ростом температуры разница энергий между ФМ и АФ орбитальным порядком уменьшается и при его исчезновении, энергия системы с ближним антиферроорбитальным порядкома превышает энергию системы, имеющей ближний ферромагнитный порядок.

Учет нелинейности в упругой системе приводит к увеличению области существования орбитального порядка и к росту асимметрии электронной плотности узле и соответственно ка увеличению модуля псевдоорбитального момента.а аа

Используя результаты данных вычислений на качественном уровнеа объяснены происхождение фазовых переходов в квазиодномернома антиферромагнетике в CaV2O4 [4].

В заключении содержатся перечень основных научных результатов, полученных при выполнении диссертационной работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

  1. Установлена последовательность магнитных фазовых переходов в двойной гексагонально плотно-упакованной структуре с антиферромагнитным обменным взаимодействием в гексагональной плоскости,а антиферромагнитныма и ферромагнитным аавзаимодействиямиа между плоскостями. Предложен механизма низкотемпературного перехода аота ферримагнитного к модулированному состоянию в Pb3Mn7O15 при Т > 20 К .а
  2. Оценены параметры аобменных взаимодействий электронов на упорядочение , орбиталей аиа упорядочение пар орбиталейа , ,а образующих двумерное антиферромагнитное состояние с полосовой структурой. ааНа плоскости альтернирование обмена - анизотропия обмена вычислены области существования квазиодномерного - и квазидвумерного антиферромагнетика.
  3. Вычислена зависимость температуры Нееля и квантового сокращения спина на узле для анизотропного антиферромагнетика c полосовой структурой и со спином S=1/2 от анизотропии обмена типа легкая ось. Найдена степенная азависимость температуры фазового перехода АФ-ПМа в пределе слабой анизотропии обмена.
  4. Найдена устойчивость ФМ расположения орбиталейа для электронов с сильными электронными корреляциями, авзаимодействующих с решеточными степенями свободы. Определен аакритический апараметра электрон-решеточного авзаимодействия, величина которого при ферромагнитнома упорядочении орбиталей на 30% превышает антиферромагнитное и при этом сохраняется асимметричное распределение электронов по орбиталям.
  5. Найден максимума коэффициента теплового расширения решетки в области исчезновения дальнего орбитального порядка при аантиферромагнитном упорядочении орбиталейа и расширение решетки при охлаждении вдоль одной из осей кристалла при ферромагнитном упорядочении.

 

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

    1. Аплеснин С. С., Москвин А.И. Образование полосовых структур при орбитальном упорядочении .// 1-й международный, пленарный симпозиум Среды со структурным и магнитным упорядочением (Multiferroics-2007). - Ростов-на-Дону, п. Лоо, 5-10 сентября 2007г.: Труды Симпозиума. - Р. 21-24.
    2. Аплеснин С. С., Баринов Г.И., Москвин А.И. Образование орбитального упорядочения в магнетите выше температуры Вервея. // Сборник трудов VIII международного семинара Магнитные фазовые переходы. - Махачкала, 13 сентября 2007г.- С. 59-62.
    3. Аплеснин С. С., Москвин А.И. Моделирование магнитных свойств марганцевого оксида Pb3Mn7O15. // 11-й международный симпозиум Упорядочение в металлах и сплавах. - г. Ростов-на-дону пос. Лоо. 10-15 сентября 2008 г. с. 45-47.

Аплеснин С. С., Москвин А.И. Вычисление магнитных свойств Pb3Mn7O15 методом Монте - Карло. // Второй Международный форум по нанотехнологиям Cборник тезисов секционных докладов, стендовых докладов и докладов участников конкурса научных работ молодых ученых, Москва, 5 декабря 2008,

    1. Аплеснин С. С., Москвин А.И. Образование безщелевой спиновой жидкости при упорядочении eg орбиталей. // XXXII Международная зимняя школа физиков теоретиков Коуровка-2008,а Тезисы докладов, Зеленый мыс, Новоуральск, 25 февраля - 2 марта, 2008а с. 23
    2. Piskunovaа N. I. Aplesnin S. S., Moskvin A.I. Study of the magnetic structure of the low-dimentional magnets upon orbital ordering by quantum Monte Karlo metod. // Moscow International Symposium of Magnetism Book of Abstracts, Moscow, June 20-25, 2008 P.532-533.
    3. Аплеснин С.С., Москвин А.И. Моделирование магнитных свойств оксидаа марганца аPb3 Mn7O15. // ФТТ, т.51, в.4, с.724-726.
    4. Aplesnin S. S., Moskvin A.I Magnetic structures upon ordering of eg orbitals in a square lattice. // Journal of Physics: Condensed Matter 20,а p.а 325202-325209,аа 2008 .
    5. Aplesnin S. S.,Piskunova N.I., Moskvin A.I Simulation of the magnetic structure upon egн аorbitals to the quasi-one-а and quasi-two-dimensional magnets by quantum Monte Carlo method.а // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. ак. М.Ф. Решетнёва. Вып. 2(23).- Красноярск, 2009.- C.87-92.
    6. Москвин А.И., Харьков А.М. Влияниеа неоднородного распределенияа электронной плотностиа по t2g орбиталям на упругие свойстваа кристаллов. // Решетневские чтения: Материалы ХIII научной конференции ; СибГАУ.ЦКрасноярск, 6Ц10 ноября 2009, - C.344-345.

аа 11. Aplesnin S.S., Moskvin A.I. Formation of magnetic moment on site under charge-orbital ordering. IV Euro-Asian Symposium УTrend in MAGnetismФ: Nanospintronics, EASTMAG-2010. Program and abstract. Ekaterenburg. 2010, p.73.

12. Аплеснин С.С., Москвин А.И. аВлияниеа сильных электронных корреляцийа иа взаимодействия электронов с решеткой на орбитальное упорядочение электронов. // Письма в ЖЭТФ, Т.92, вып.4, с.254-259, 2010.

Список цитируемой литературы

а1. N. V. Volkov, K. A. Sablina, E. V. Eremin, P. Boni, V. R. Shah, I. N. Flerov, A. Kartashev, J. C. E. Rasch, M. Boehm and J. Schefer. Heat capacity of a mixed-valence manganese oxide Pb3Mn7O15 // J. Phys.: Condens. Matter 20 445214

2. Аплеснин С.С, Гехт Р.С. Несоразмерные и непериодические структуры в фрустрированных антиферромагнетиках с ГПУ решеткой.аа ЖЭТФ, 1989. Т.96.В.6. С.2163-2171.

3. Yoshiyuki Shimaoka, Takao Goto, Katsuaki Kodama, Masashi Takigawa and Hidekazu Tanaka. NMR study of magnetic structures in NH4CuCl3. // Physica B: Physics of Condensed Matter, 2003, v. 329, p. 894-895.

4. A. Niazi, S. L. BudТko, D. L. Schlagel, J. Q. Yan, T. A. Lograsso, A. Kreyssig, S. Das, S. Nandi, A. I. Goldman, A. Honecker, R. W. McCallum, M. Reehuis, O. Pieper, B. Lake, and D. C. Johnston. Single-crystal growth, crystallography, magnetic susceptibility, heat capacity, and thermal expansion of the antiferromagnetic S=1 chain compound CaV2O4 // Phys. Rev. B. 2009, v. 79, p.104432.

     Авторефераты по темам  >>  Разные специальности - [часть 1]  [часть 2]