Введение к работе
Актуальность работы.
Среда многих направлений исследования физических свойств металлических материалов, изучение электронной структуры и на ее основе кинетических свойств занимает одно из вакиых мест. Помимо чисто практического интереса изучение кинетических свойств может дать важную информацию о механизмах рассеяния при электронном переносе, о поверхности Ферми и о других характеристиках электронной структура твердых тел.
В последнее время хорош разработаны методы4 расчета электронной структуры чистых переходных металлов. Однако для кристаллических и особенно некристаллических сплавов переходных металлов не всегда существует даже качественное описание. В то же время именно сплавы на основе переходных металлов не только широко применяются в технике, но и на их основе проводится поиск новых перспективных материалов. К таким материалам относятся многокомпонентные кристаллические аморфные сплавы.
Аморфные металлические сплава/ которые являются новым классом материалов, превосходят свои кристаллические аналога по ряду практически важных свсйстз. К таким свойствам относятся высокое злеіпрссопротивление, высекая магнитная проницаемость, высокая прочность, низкая коэрцитивная сила и др. Это предопределяет их необычно широкое и разнообразное использование в различ!!ых областях техники.
_ В шогохомпЬнентньк неупорядоченных сплавах переходных металлов, именно в этих сплавах, при помощи комбинированного легирования различными по тшу .примесями удается вшвлять весьма тонкие эффекта, влияющие на их физические свойства. Знание электронной структуры этих сплавов в сзоз очередь дает возможность
моделировать и прогнозировать их физические и технологические параметры.
Учитывая данные обстоятельства, можно заключить, что разработка последовательной теории электронной структуры и на ее основе, исследование кинетических свойств для разных классов металлических систем на основе перходных металлов являются важной задачей физики конденсированного состояния. С этой точки зрения тема диссертационной работы представляется актуальной.
ЦеЛЬЮ Настоящей ДНССертаЦИОННОЙ работы являются изучение электронной структуры и установление связи электронной структуры с мі: ическими свойствами многокомпонентных неупорядоченных кристаллических и аморфных сплавов переходных металлов.
Конкретно в работе ставились следующие задачи:
1. Развитие теории магнетосопротивления переходных металлов,
неупорядоченных кристаллических и аморфных сплавов, а также расчет
магаетосопротивления в конкретньк случаях этих ыеталлических
систем,
2. Развитие методов расчета электронной структуры
неупорядоченных кристаллических и аморфных сплавов, а также
теоретического исследования кинетических свойств металлических
систем.
3. Изучение взаимосвязи электронной зонной структуры и магнитных
состояний в сплавах на основе Ni-Pd-Au и Fe-Pd-Au.
4. Исследование кинетических свойств аморфных металлических
систем в приближении когерентного потенциала СПКГО
Научная новизна работы заключается в следуюцем: і. Разработан метод расчета электронной структуры многокомпонентных неупорядоченых сплавов в рамках многозонной s-d модели ( интерполяционая схема ПКП с учетом недиагонального
беспорядка). Проведен расчет _ электронной структуры бинарных неупорядоченных сплавов Ш - Pd, Ki -Си, Fe - Hi, Fe - An, Fe -Pd, Pd- Au, Pd - Ag и тройных сплавов Fe - ffi - Au, Fe - Au - Pd и Ni - Au - Pd. Установлено существенное влияние недиагонального беспорядка на характеристики электронного строения этих сплавов: закон дисперсии, топологии поверхности Ферми и скорость электронов на поверхности Ферми.
2. На основе расчета электронной структуры развита
последовательная теория ыагнетосопротивления и ыагнетооптического
эффекта в ферромагнитных Ре и Ni, а также соединениях FeAl, NiAl и
CoAl.
3. Впервые на основе метода ПКП с учетом недиагонального
беспорядка и на основе расчета структурных факторов в бинарных
аморфных сплавах, а также учитывая флуктуации интеграла перескока
проведен расчет электронной стрктуры аморфного зхелеза и сплава Fex
Au,
4". В двухзонной s-d модели ПКП с учетом недиагонального беспорядка и распределения интегралов перескока в виде Гауссианы проведен расчет электронной структуры аморфных сплавов типа переходити металл-металлоид (РеД.ж) и аморфных сплавов Си- Zr, Cu-Ti, Pd-Zr, Fe-Zr. Ni-Zr, Co-Zr,Fe-Au '
5. Впервш в двухзонной' модели ПКП проведено исследование кинетических свойств С электросопротивление, эффект Холла, магне-тосопротивление) неупорядоченных сплавов Au-Ag, Pd-Au и Pd-Ag, а такге проведено, исследование температурной зависимости электросопротивления этих сплавов.
' б. Развита теория лоренцевского магнетосопротивления неупорядоченных сплавов при сильном рассеянии и проведен расчет
попєречного магаетосопротивления, в том числе и при квадратичном законе дисперсии. Показано, что если рассеяние не является слабш магнетосопротивление не обращается в нуль, пропорциональна затухонию электронных состояния на уровне Ферми.
7. Впервые в модели Фабера-Займана развита теория магнетссопро-
тивления аморфных ферромагнитных металлов и сплавов и проведен
его расчет для аморфных ферромагнетиков Fe-2r и Fe-B.
8. На сечове параметров электронной структуры, расчитанных
методом когерентного локатора, с использованием двух подходов для
исследования кинетических свойств (модель Фабера-Займана и формула
Кубо'.' проведены численные расчеты электросопротивления, эффекта
Холла, термоЭДС, а также температурной зависимости этих эффектов
для аморфных сплавов Fe-Zr, Ni-Zr, Cb-Zr.
9. Впервые в двухзонной s-d модели ПКП с использованием формулы
Кубо проведено исследование кинетических свойств аморфных сплавов
Fe-B, Cu-Ti, Pd-Zr,Cu-Zr и дана интерпретация минимума
алеіпрссопротааления сплава Fe-B, проявляющегося при : низких
температурах. Показана возможность корректного описания
экспериментальных данных развитым методом. :''.,
Практическая и научная значимость диссертации определяется прежде всего тем, что ее результаты вносят вклад в развитие физических представлений об особенностях электронной структуры и явлений переноса в неупорядоченных сплавах переходных металлов. Примененный в данной работе общий' подход к исследованию электронной структуры" и на ее основе кинетических эффектов в кристаллически:-: и аморфных сплавах позволяет извлекать более полную информацию об их микроскопических.: характеристиках.. Эти результаты существенно расширяют .представления о формированнии
-?-электронного энергетического спектра ферромагнитных сплавов, а также о природе аморфного состояния. Полученные в работе результаты иогут быть использованы при создании разли'-' композитных материалов с заданными физическими свойствами.
Научные положения, выносимые на заещту:
1. Учет многозонных s-d эффектов в приближении когерентного
потенциала с использованием мультипликативной модели
недиагонального беспорядка на закон дисперсии, распределение
полных и парциальных плотностей состояний, топологию поверхности
Ферми и на скорость электронов на поверхности Ферми, а также
объяснить аномалии кинетических явлений для неупорядоченных
кристаллических и аморфных сплавов.
2. Отисание топологического беспорядка с помощью парной
корреляционной функции позволяет учесть влияние ближнего порядка
на электронную структуру и использовать метод ПКП для расчета
' электронной структуры аморфных сплавов переходных металлов. Результаты вычисления ' согласуются с полученными в рамках кластерного приближения с усреднением по атомным конфигурациям.
3. Вклад в проводимость, связанный со скоростью, обусловленной
метаоннши переходами,' является определяюіфм фактором в
. экспериментально наблюдаемых' аномалиях явлений эффекта олла и ыагнетссопротивления.
'4. Учет собственного спин-орбитального взаимодействия d-электронов в модели Фабера-Займана при использовании валентностей компонент в качестве свободных параметров модели позволили обобщить ее для рассмотрения аномального эффекта Холла и магкетссопротивления бинарных аморфных сплавов переходных металлов.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на: Всесоюзном семинаре "электронное строение и ыетоды расчета физических свойств кристаллов" (Воронеж,1986) III-ем Всесоюзном совещании "Физика и технология широкозонных полупроводников" (Махачкала 1986), XII-Республиканской научно -практической конференции молодых ученых и спецалистов Дагестана (Махачкала 1988 ) 11-ом Всесоюзном семинаре "Магнитные фазовые переходы и критические явления" (Махачкала 1989), Всесоюзном симпозиуме по физике аморфных магнетиков (Красноярск 1989),Всесоюзном совещании "Методы расчета энергетической струк'т ;ры и физических свойств кристаллов'Ч Киев 1991 )..
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 24 печатных работах.
ОбЪем И структура работы. Диссертация состоит из введения,
шести глав, заключения и списка цитированной литературы из 112
названий. Об,ем работы: 42? страниц машинописного текста,
рисунков. ,
