FWF - Impulsdichte in korr. Metallen - Elektron(-Positron) Impulsdichten in korrelierten Metallen

Projekt: Foschungsprojekt

Projektdetails

Beschreibung

Die Vielfalt physikalischer Eigenschaften korrelierender Elektronensysteme in Übergangsmetallen und deren Legierungen zeigt sich nicht nur in den entsprechenden Bandstrukturen, sondern ebenso in wellenfunktions-abhängigen Größen wie der Impulsdichte der Elektronen (electron momentum density EMD) bzw. der Impulsdichte von annihilierenden Elektron-Positron-Paaren (momentum density of annihilating electron-positron pairs MDAP). Diese beiden Größen können nicht nur berechnet werden, sondern sind auch mittels der Compton-Spektroskopie bzw. der Positronen-Annihilations-Spektroskopie experimentell zugänglich. Es zeigt sich jedoch, daß theoretische Ansätze, die allein auf der Dichtefunktionaltheorie (DFT) bzw. der Lokalen-Dichte (LD)-Näherung beruhen, für eine realistische (quantitative) Beschreibung von Elektron-Elektron-Korrelationen nicht ausreichen. Für dieses Projekt sollen daher für die Berechnung von EMD- und MDAP-Verteilungen in para- und ferromagnetischen Übergangsmetallen und ferromagnetischen Halbmetallen fortgeschrittene theoretische Methoden verwendet werden, nämlich die GW-Näherung und die erst vor kurzem entwickelte dynamical mean-field theory (MDFT).

Für einfache Metalle und elementare Übergangsmetalle wie Fe, Co, Ni und Cu existiert bereits eine Reihe ermutigender theoretischer Resultate, welche mittels einer Kombination von DFT-LD und der auf den Prinzipien der Störungsrechnung beruhenden, perturbativen GW-Näherung erhalten wurden. In manchen Fällen hat es sich jedoch gezeigt, daß die Verwendung einer nicht-perturbativen Rechenmethode wie DMFT zu einer noch besseren Übereinstimmung zwischen Theorie und Experiment führt. Allerdings konzentriert sich der überwiegende Teil der bisher publizierten Untersuchungen auf den Vergleich von berechneten Quasiteilchen-Bandstrukturen mit Meßergebnissen der winkelaufgelösten Photoemissions-Spektroskopie (ARPES), während in diesem Projekt GW- und DMFT-Rechnungen zur Bestimmung der Impulsdichten EMD und MDAP verwendet werden.

Wegen ihrer speziellen elektronischen Eigenschaften (metallisch für die eine und halbleitend für die andere Spinrichtung) werden ferromagnetische Halbmetalle als vielversprechende Spintronic-Materialien angesehen.
Bereits publizierte DMFT-Berechnungen an solchen Materialien für endliche Temperaturen lassen vermuten, daß innerhalb der Energielücke der halbleitenden Minoritäts-Bandstruktur sog. non-quasiparticle states auftreten, die zu entsprechenden Änderungen der Fermifläche (FS) führen. Da nun die theoretische Bestimmung von Compton- und ACAR-Profilen bzw. deren Vergleich mit entsprechenden experimentallen Daten eine seit langem bewährte Methode der Fermiflächen-Untersuchung darstellt, sind wir zuversichtlich, daß die von uns geplanten Berechnungen helfen werden, Klarheit bzgl. der oben erwähnten FS-Modifikationen zu bringen. Unser Projekt könnte somit dazu beitragen, die Eignung von Halbmetallen für deren Einsatz in zukünftigen Spintronic-Bauelementen zu untersuchen.
StatusAbschlussdatum
Tatsächlicher Beginn/ -es Ende1/01/0831/12/10