Электронный механизм структурных фазовых переходов в арсениде марганца - Вальков, В.И.; Головчан, А.В. (Физика низких температур, 2004)
Проведено обобщение спин-флуктуационной теории магнетизма для магнетиков со сложной
кристаллической и магнитной структурой. Получено выражение для свободной энергии системы
коллективизированных p-, d-электронов, описываемой гамильтонианом Хаббарда, при учете
статических смещений ионных остовов, приводящих к изменению симметрии решетки. При
расчете свободной энергии использовано приближение однородных локальных полей. Разработанный
подход применен для изучения конкуренции магнитного и структурного параметров
порядка в ферромагнитном MnAs при T = 0. Показано, что появление структурных искажений
исходной никель-арсенидной решетки (отличного от нуля параметра структурного порядка)
приводит к понижению средней энергии зонных электронов. Конкуренция электронной энергии
и энергии ион-ионного взаимодействия обеспечивает возможность стабилизации этих искажений.
Взаимодействие параметров структурного и магнитного порядков ответственно за подавление
структурных искажений. Показано, что появление в системе намагниченности
(спонтанной или индуцированной магнитным полем) может привести к восстановлению исходной
никель-арсенидной структуры. Подобный магнитоструктурный переход наблюдается экспериментально. Проведено узагальнeння спін-флуктуаційної теорії магнетизму для магнетиків зі складною
кристалічною та магнітною структурою. Отримано вирази для вільної енергії системи колектив
ізованих p-, d-электронів, яка описується гамільтоніаном Хаббарда, при врахуванні статичних
зсувів іонних остовів, що приводить до зміни симетрії гратки. При розрахунку вільної
енергії використовано наближення однорідних локальних полів. Розроблений підхід застосовано
для вивчення конкуренції магнітного та структурного параметрів порядку в феромагн
ітному MnAs при T = 0. Показано, що виникнення структурних викривлень вихідної
нікель-арсенідної грати (відмінного від нуля параметру структурного порядку) приводить до
зниження середньої енергії зонних електронів. Конкуренція електронної енергії та енергії
іон-іонної взаємодії забезпечує можливість стабілізації цих викривлень. Взаємодія параметрів
структурного та магнітного порядків відповідає за пригнічення структурних викривлень. Показано,
що поява в системі намагніченості (спонтанної або індукованої магнітним полем) може
привести до відновлення вихідної нікель-арсенідної структури. Подібний магнітоструктурний
перехід спостерігається експериментально. The spin-fluctuation theory of magnetism is
generalized for magnets of a complex crystal and
magnetic structure. An expression for free energy
itinerant p,d-electrons described by the Hubbard
Hamiltonian is obtained with allowance for static
displacements of ionic cores which result in
changes of the lattice symmetry. The approximation
of uniform local fields is used to calculate
free energy.
The developed approach is applied to study
the competition of magnetic and structural order
parameters in ferromagnetic MnAs at T = 0. It is
shown that the original structural distortions of
the initial nickel-arsenide lattice (the nonzero
structural-order parameter) cause the average energy
of itinerant electrons to decrease. The distortions
can be stabilized due to the competition
between electronic energy and energy of ion-ion
interaction of the crystal. The interaction of
structural and magnetic order parameters is responsible
for the suppression of structure distortions.
It is shown that the magnetization (spontaneous
or magnetic field induced) occurred in
the system may result in the restoration of the initial
nickel-arsenide structure. A similar magnetostructural
transition is observed experimentally.