Ефективне поле та фазовий перехід метал—діелектрик у Габбардовому моделю

Е. Є. Зубов$^{1,2}$

$^{1}$Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03680, МСП, Київ-142, Україна
$^{2}$Донецький національний університет імені Василя Стуса, вул. 600-річчя, 21, 21021 Вінниця, Україна

Отримано: 10.10.2016. Завантажити: PDF

В рамках Габбардового моделю з ефективним самоузгодженим полем представлено можливий механізм стрибкоподібного фазового переходу метал–діелектрик для напівзаповненої зони. Діяграмною методою проведено детальне дослідження відомого наближення Габбард-I, а також враховано кореляційні поправки із мінімальним числом параметрів самоузгодження. Встановлено характерні параметри порядку, властиві тільки металевому стану або діелектричному. На основі аналізи електронної спектральної густини визначено положення рівня хемічного потенціялу та критичне значення величини енергії Кулонового відштовхування $\tilde{U}$ в одиницях ширини зони, коли відбувається фазовий перехід метал–діелектрик. Оцінки величин внутрішньої енергії у випадку напівзаповненої зони показали, що для $\tilde{U} < 2,1$ більш стійким є стан металу, тоді як при $\tilde{U} > 2,1$ стійким є стан діелектрика, але тільки при граничному переході по електронному допуванню. Тому рівень хемпотенціялу для діелектрика лежить на нижньому краї верхньої Габбардової зони, де спектральна густина дорівнює нулю. Це дає нульову провідність. Скінченне електронне допування або діркове зумовлює металевий стан з рівнем Фермі всередині верхньої зони або допований діелектричний стан з рівнем Фермі всередині нижньої зони відповідно. Це приводить до стрибкоподібного росту провідности при фазовому переході метал–діелектрик.

Ключові слова: метал, діелектрик, фазовий перехід, провідність, хемічний потенціял.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ua/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


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. J. Hubbard, Proc. Roy. Soc. Lond. A, 276: 238 (1963). Crossref
  2. J. Hubbard, Proc. Roy. Soc. Lond. A, 281: 401 (1964). Crossref
  3. Yu. А. Yzyumov, Uspekhi Fizicheskikh Nauk, 167, No. 5: 465 (1997) (in Russian).
  4. M. J. Rozenberg, G. Kotliar, and X. Y. Zhang, Phys. Rev. B, 49, No.15: 10181 (1994). Crossref
  5. N. F. Mott, Metal-Insulator Transitions (London: Taylor&Francis: 1990).
  6. W. F. Brinkman and T. M. Rice, Phys. Rev. B, 7, No. 4: 1508 (1973). Crossref
  7. R. O. Zaitsev, Sov. Phys. JETP, 48, No.6: 1193 (1978).
  8. Yu. A. Izyumov and Yu. N. Skryabin, Statisticheskaya Mekhanika Magnitouporyadochennikh System [Statistical Mechanics of the Magnetically Ordered Systems] (Moscow: Nauka: 1987) (in Russian).
  9. E. E. Zubov, Physica C, 497: 67 (2014). Crossref
  10. T. Morita and T. Horiguchi, J. Math. Phys., 12, No. 6: 986 (1971). Crossref
  11. G. S. Joyce Phil. Trans. R. Soc. Lond. A, 273: 583 (1973). Crossref
  12. T. Morita and T. Horiguchi, Numer. Math., 20: 425 (1973). Crossref
  13. O. K. Kalashnikov and E. S. Fradkin, Teoreticheskaya i Matematicheskaya Fizika, 5, No. 3: 417 (1970) (in Russian).
  14. D. M. Edwards, A. C. M. Green, and K. Kubo, J. Phys.: Condens. Matter., 11: 2791 (1999). Crossref