Введение к работе
Актуальность темы. К системам с сильными электронными кор-сляциямп относятся вещества, у которых характерная энергия куло-говского взаимодействия (U) электронов больше или порядка ширины оны. Интерес к ним в последние годы исключительно возрос в связи обнаружением сильных корреляций в высокотемпературных сверхпро-одииках (ВТСП), открытых Беднорцем и Мюллером в 1986 году. Эти ещества, обладая различными кристаллическими структурами, имеют бщнй структурный элемент в виде медно-оксидных слоев. В настоящее рсмя на основе совокупности экспериментальных данных понято, что пособностью проводить электрический ток сверхпроводники обязаны вшкенпю дырок в решетке сильно глбрпдизованных медных и кпелоро-,ных орбптален плоскости СиО^. При этом отмечается наличие сильного улоновского отталкивания дырок на узлах меди с энергией Ud. Физиче-ким проявлением этих корреляций является близость сверхпроводящих оставов к переходу металл-диэлектрик, к антиферромагнптному переходу и наличие локализованных магнитных моментов в меди. Наиболее іеалистпчная с микроскопической точки зрения модель, способная опп-ать физические свойства слоев СиОч В ВТСП является р - d модель )мери. Гамильтониан этой модели получается при помощи обобщения :ростой модели Хаббарда на случай описания дырочных состояний в :лоскости СиОъ. С точки зрения описания физических характеристик 5ТСП системы актуальным является исследование низко энергетических войств этой модели. В этом случае для модели Эмери можно выделить ва физических режима отвечающих различной степени гибридизации г между медными и кислородными орбиталями. Во первых, это спин-
флуктуационный режим соответствующий слабой Си — О гнбрпдпзацш Этот предел модели исследовался в большом количестве работ. Второ: релаїм, оарядово-флуктуационный, отвечает сильной Си - О гпбрпдпза дни. Этот предел модели не был исследован систематически. Хотя, ка следует из ио численных значений параметров модели Эмери, оцененны на основе экспериментальных данных, именно этот режим должен ош: сывать физические свойства ВТСП соединений. В этой связи представ л я ется актуальным поучение электронных, магнитных, и сверхпроводящн свойств модели Эмери в зарядово-флюктуацнонном режиме.
Цель работы. - Целью данной диссертационной работы является сі: стоматическое исследование сильно коррелированной (p-d) модели Эмср в зарядово-флюктуационном режиме.
Научная новиона. В предлагаемой диссертационной работе да систематический анализ сильно коррелированной модели Эмери зарядово-флуктуацпонном режиме. Предложено обобщение прсобразова ния Шриффера -Вольфа и на этой основе получение последовательное рс дукция модели Эмери в сильно коррелированном пределе. В этом подход получен и проанализирован эффективный гамильтониан опнсывающн взаимодействия до третьего порядка по малому параметру V/U. Впервы сформулирована синглет-триплетная (СТ) модель являющаяся обобще нпем t - J гамильтониана на случай зарядово-флюктуацнонного режим модели Эмери. Впервые в рамках СТ модели получен закон дисперсии евс бодного движения дырочного носителя над антиферромагнптным фонол Впервые для СТ модели в парамагнитном пределе методом двухвремеї ных функций Грина рассчитана зонная структура и плотности состоянн дырочных носителей в диэлектрической фазе. На этой основе дана пнтс[
эетащгя ряда данных в фотоэмиспонных экспериментах.
На оащиту выносятся следующие положения:
1. На основе преобразования Шрнффера-Вольфа дан систсматпче-
ий вывод эффективных воаимодействпп до третьего порядка по VJU.
ыведенный эффективный гамильтониан описывает низко энергетиче-
пе свойства плоскости СиОг в оксидных сверхпроводниках в зарядово-
іуктуаціюшгом режиме. Дана оценка сверхобменных констант магнит
но взаимодействия спинов на узлах меди. Показано, что разрушение
[тиферромапгатного порядка в области концентраций дырок х;0.2 на
сментарную ячейку не может быть объяснено с учетом лишь эффектов
ерхобменного Cu-Cu взаимодействия.
-
На основе анализа модели Эмери методом двухвременных функций піна,- выведена самосогласованная схема расчета свойств сверхпроводя-;го состояния с гибридным (p-d) параметром порядка. Полученно огра-[чение на симметрию этого сверхпроводящего параметра порядка.
-
Развита схема редукции модели Эмери в эарядово-флуктуащюнном жиме к эффективному гамильтониану описывающему электронные ойства СиОг плоскости в терминах локальных синглетных и трпплет-IX состояний. Показано, что спнглет-трпплетная (СТ) модель содержит мильтониан t-t'-J-J' модели в качестве главного слагаемого.
-
В рамках СТ модели получен закон дисперсии свободного движения [рочного носителя над антиферромагнптным фоном.
5. Для СТ модели в парамагнитном пределе , методом проектиро-
ния двухвременных функций Грина, рассчитана зонная структура и
отность состоянии дырочных носителей. Показано, что закон диспер-
н синглетной зоны аналогичен закону дисперсии медной зоны но имеет
более узкую ширину. На этой основе дана интерпретация ряда данных фотоэмисионных экспериментах.
Практическая ценность. Приведенные в диссертационной р боте теоретические исследования посвящены расчету ряда эяектро ных,магнптных и сверхпроводящих свойств сильно коррелированной м дели Эмери в зарядово-флкжтуационного режиме. А именно рассчитаї оонная структура дырочных носителей в плоскости СиОг оксидных свер проводников. Исследован механизм фрустраций в системе магнитно вз пмодействующих спинов меди, а также механизм сверхпроводящего сп рпвания с гибридным параметром порядка. Приведенные в диссертац онной работе результаты могут быть полезными при дальнейшем пссл дованпи модели Эмери, а также при интерпретации экспериментальнь данных полученных при исследовании веществ характеризующихся сил нымп корреляциями, в частности в оксидных сверхпроводниках.
Апробация работы.
Материалы диссертации докладывались и обсуждались на следующі конференциях и семинарах: 19 Международная конференция по физи низких температур (Брайтон, Великобритания 1G-22 авг. 1990г.), Урал екая школа молодых ученых по теории твердого тела (Екатеренбург 19! г.), Советско-Германский симпозиум по ВТСП (С-Пстсрбург 6-13 ок 1991 г.), Росспйско-Германский семинар по теоретической физике (Дуб) 18-20 июня 1991 г.), научные семинары Лаборатории Теоретической ф зики ОИЯИ,кафедры теоретической физики Иркутского университет института Макса-Планка (Штуттгарт Германия), Лейппигского унивс ептета (Германия).
Публикации. Основные реоультаты диссертации опубликованы в 7 "ютах, перечень которых приводится в конце автореферата. Структура и объем диссертации. Диссертационная работа со-энт но введения, трех оригинальных глав, заключения и списка читаемой литературы из 89 наименований. Общий объем диссертации - 100 раннца машинописного текста, в том числе 11 рисунков и 1 таблица.
