Ch 5 CMR和强关联 04-11-17.ppt

《Ch 5 CMR和强关联 04-11-17.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、Ch5，CMR效应和强关联电子本章内容第一部分重新研究反铁磁性第二部分为甚麽是反铁磁性绝缘体？第三部分CMR的实验和双交换模型(重点）第四部分Jahn－Teller效应第五部分电荷、自旋、轨道有序和相分离第一部分重新研究反铁磁性为甚麽对“Manganites”有兴趣？1，MR非常大(早期）2，锰氧化物和High-Tc铜氧化物“相似”3，从简单固体（能带和对称破缺）到复杂固体（自旋液体等）的转变点1986年HighTc开创物理学新的一页（物理机制的困扰）HighTc遇到CMR由“钙钛矿结构的AFM绝缘体”通过掺杂得到HighTc、CMR材料及其他原型化合物La2CuO

2、4LaMnO3LaTiO3电价和轨道Cu2＋，3d9Mn3＋，3d4Ti3＋，3d1“单”电子态1个空穴半d能级1个空穴1个电子磁性AFMAFMAFM掺杂化合物HighTcCMR重电子磁性非磁铁磁非磁电性超导金属重电子金属电子有序电子条纹相电荷、轨道、自旋序电荷序从能带、对称破缺到强关联反铁磁性向传统的“能带论”和“自发破缺”挑战―Mott绝缘体―正确的反铁磁基态？―掺杂反铁磁体的Mott转变性质？―电荷、自旋、轨道有序之间的关系？―量子相分离、自旋液体、网状序等新的物质状态？从简单固体（能带和对称破缺）到复杂固体（自旋液体等）的转变点Ti、Mn、Cu电子态DOS示

3、意图第二部分是反铁磁性绝缘体？（1）Mn原子是反铁磁性绝缘体？（2）是反铁磁性绝缘体？（3）eg电子的能量较高t2g电子的能量较低是反铁磁性绝缘体？（4）Mn3+的自旋状态4个d－电子自旋平行，电子强关联1×巡游电子,S=1/23×局域电子,S=3/2是反铁磁性绝缘体？（5）一，自旋位形？每个Mn格点上，4个d电子自旋平行相邻Mn格点间，氧的超交换作用，自旋相互反平行这是，反铁磁性排列二，电荷分布？每个Mn格点上一个eg电子有可能巡游。但是，跃迁能量t<<库仑能量U，无法“跳跃”“巡游”这是，绝缘体第三部分：CMR和双交换模型早期实验事实（1950s）Jonker和

4、VanSanten的发现当x＝0和1，为反铁磁性、绝缘体当0。2

5、价状态Mn3+格点上的eg电子,跳跃前、后的状态能量简并。这就是导体。掺杂材料电子结构（2）极限情形：掺杂到x=1，在AMnO3中，Mn离子全部是Mn4+，形成离子自旋为S=3/2的局域自旋的晶格，还是反铁磁绝缘体。结论：反铁磁绝缘体（X＝0）→铁磁导体（0。2

6、3＋和Mn4＋之间，自旋夹角为θ。eg在局部自旋平行态（Mn3＋），能量＝－JHeg到了局部自旋平行态（Mn4＋），能量＝－JHcosθ导致洪德能量的增量为＝JH（1－cosθ）平行，无增量。有利于跃迁。反平行增量最大双交换模型（3）计算结果：（推导另讲）相邻锰离子局域t2g自旋方向夹角为θ，eg电子的跃迁概率角度因子，来自自旋量子化轴的变换结论：相邻格点Mn3+和Mn4+的局域自旋彼此平行时tij最大，反平行时tij最小。双交换模型（4）物理意义1，相邻局域自旋如果平行排列（铁磁性），有利于eg电子的巡游（金属性）2，eg电子的巡游（金属性）通过洪德耦合，会导致所

7、经过的Mn离子局域自旋平行排列（铁磁性）（当然，要超过“超交换”）金属性、铁磁性都来源于“双交换机制”基于双交换模型解释实验（1）磁场效应条件：掺杂造成4价Mn离子的出现从而导致绝缘→金属转变（Mott转变）。外磁场使相邻格点局域自旋间夹角减小，增加跃迁概率，从而增加电导(减小电阻)。这就是MR效应基于双交换模型解释实验（2）温度效应1，低温下，磁矩M较有序，接近铁磁排列。利于巡游电子的DE运动。导致铁磁、金属状态。2，居里温度以上，磁矩M无序，远离铁磁排列。不利于巡游电子的DE运动。导致顺磁、绝缘状态两个相变：铁磁→顺磁和金属→绝缘基于双交换模型解释实验（3）