Эффективное поле и фазовый переход металл—диэлектрик в модели Хаббарда
Э. Е. Зубов$^{1,2}$
$^{1}$Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03680, ГСП, Киев-142, Украина
$^{2}$Донецкий национальный университет имени Васыля Стуса, ул. 600-летия, 21, 21021 Винница, Украина
Получена: 10.10.2016. Скачать: PDF
В рамках модели Хаббарда с эффективным самосогласованным полем представлен возможный механизм скачкообразного фазового перехода металл–диэлектрик для полузаполненной зоны. Диаграммным методом проведено детальное исследование известного приближения Хаббард-I, а также учтены корреляционные поправки при минимальном числе параметров самосогласования. Установлены характерные параметры порядка, свойственные только металлическому состоянию или диэлектрическому. На основе анализа электронной спектральной плотности определены положения уровня химического потенциала и критическое значение величины энергии кулоновского отталкивания $\tilde{U}$ в единицах ширины зоны, когда происходит фазовый переход металл–диэлектрик. Оценки величин внутренней энергии в случае полузаполненной зоны показали, что для $\tilde{U} < 2,1$ более устойчивым является состояние металла, тогда как при $\tilde{U} > 2,1$ устойчиво состояние диэлектрика, но только при предельном переходе по электронному допированию. Поэтому уровень химпотенциала для диэлектрика лежит у нижнего края верхней хаббардовской зоны, где спектральная плотность равна нулю. Это даёт нулевую проводимость. Конечное электронное допирование или дырочное обусловливает металлическое состояние с уровнем Ферми внутри верхней зоны или допированное диэлектрическое состояние с уровнем Ферми внутри нижней зоны соответственно. Это приводит к скачкообразному росту проводимости при фазовом переходе металл–диэлектрик.
Ключевые слова: металл, диэлектрик, фазовый переход, проводимость, химический потенциал.
URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v38/i11/1423.html
PACS: 71.10.Fd, 71.10.Hf, 71.20.Be, 71.27.+a, 71.30.+h, 72.15.Eb, 72.60.+g