CC BY
0ПРИМЕНЕНИЕ DFT+DMFT ПОДХОДА К ИССЛЕДОВАНИЮ ОБМЕННЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В ПАРАМАГНИТНОЙ ФАЗЕ СИЛЬНО КОРРЕЛИРОВАННЫХ СИСТЕМ
Катанин А. А.1
Московский физико-технический Институт, г. Долгопрудный, Россия,
katanin@mail.ru
В докладе излагается метод вычисления обменных взаимодействий в рамках комбинации теории функционала плотности и динамической теории среднего поля (DFT + DMFT) в парамагнитной фазе. Используя восприимчивости, полученные в рамках лестничного подхода DMFT, вместе с результатом приближения случайных фаз для модели Гейзенберга, получены билинейные обменные взаимодействия. Рассмотренный метод позволяет также описать дисперсию спиновых волн при температурах T~Tc, согласующуюся с экспериментальными данными [1].
Указанный метод был применен к описанию магнитных свойств железа и никеля в пределе низких температур, для которых найдено обменное взаимодействие J0—0,20 eV и J0—1.2 eV соответственно [1]. Кроме того, метод был применен для описания магнитных свойств кобальта [2], для которого показано, что ГПУ-фаза обладает большей спиновой жесткостью, демонстрируя более сильную тенденцию к ферромагнетизму, что согласуется с экспериментальными данными. Соответственно, температура Кюри ГПУ фазы оказывается выше, чем у ГЦК фазы. Ожидается, что исчезновение магнитного порядка в ГЦК-фазе значительно ниже температуры Кюри кобальта повлияет на ее структурную стабильность и сделает эту фазу энергетически невыгодной вблизи экспериментальной температуры Кюри. Проанализированы также свойства полуметаллического ферромагнетика CrO2 [3]. Найдено, что 5-орбитальная модель представляется наиболее адекватной для описания магнитных свойств CrO2 в соответствии с недавними экспериментальными данными о фиксированной валентности хрома в этом соединении, определены обменные взаимодействия и константа спиновой жесткости.
Разработанный метод оказывается также применимым к низкоразмерным системам. В частности, исследованы свойства монослоя Fe2C [4]. Установлено существование в этом соединении локальных магнитных моментов д=3.2 дВ, характеризующихся достаточно большим временем жизни т~350 fs. Также вычислены параметры обменных взаимодействий с учетом электронных корреляций. Наибольшее обменное взаимодействие составляет 11 meV между следующими за ближайшими соседними атомами Fe выше (и ниже) углеродной плоскости и субведущее взаимодействие 6 meV между следующими за ближайшими соседними атомами поперек углеродной плоскости. Получена результирующая зависимость температур Берзинского-Костерлица-Таулесса (БКТ) и Кюри от магнитной анизотропии. Температура БКТ для Fe2C составляет Тбкт—290 К, что делает это соединение хорошим кандидатом на роль двумерного ферромагнетика с XY анизотропией.
Литература
1. A. A. Katanin, A. S. Belozerov, A. I. Lichtenstein, M. I. Katsnelson // Phys. Rev. - 2023. - Т.
107.- С. 235118.
2. A. A. Katanin // Phys. Rev. B - 2023. - Т. 108. - С. 235170.
3. A. A. Katanin, https://arxiv.org/abs/2309.06892
4. E. M. Agapov, I. A. Kruglov, A. A. Katanin // 2D Mater. - 2024. - Т. 11. - С. 025001.
