Формирование зонного ферромагнетизма для невырожденной зоны в металлах, имеющих ГЦК решетку с гигантской сингулярностью ван Хова

П.А. Игошев, А.А. Катанин, В.Ю. Ирхин

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН, г. Екатеринбург

 

Проанализирован электронный спектр гранецентрированной кубической (ГЦК) решетки в приближении ближайших и следующих за ближайшими соседями. Найдены все варианты для соотношения интегралов переноса, обеспечивающие гигантскую сингулярность ван Хова плотности в электронных состояний. Получено выражение для плотности электронных состояний в виде двукратного интеграла и разработан алгоритм его вычисления, который позволяет определить плотность электронных состояний с высокой точностью, недоступной в рамках стандартного метода тетраэдров, применяемого для первопринципных расчетов. Спектр ГЦК решетки использован в рамках метода функциональной ренормгруппы для исследования фазовой диаграммы модели Хаббарда с невырожденной зоной как модели зонного ферромагнетика. Показано, что при удалении уровня Ферми от уровня сингулярности ван Хова температура Кюри скачком обращается в нуль, что указывает на переход первого рода парамагнетик-ферромагнетик.

 
 
Рис. 1. Фазовая диаграмма в переменных уровень Ферми μ - температура Кюри Tc  для невырожденной модели Хаббарда для ГЦК решетки с параметрами τ=1.05, где τ = t'/t (t/t'' - интеграл переноса между первыми/вторыми соседями), полученная в рамках метода функциональной ренормгруппы (fRG). Линия L_(q=0) = 0 определяет линию обращения Tc в нуль скачком (переход первого рода). Пунктиром показан результат приближения случайных фаз (RPA) при выборе U=Ueff, обеспечивающим равенство температур Кюри при μ=-5.72t, соответствующему центру плато.

 

  1. Giant density-of-states van Hove singularities in the face-centered cubic lattice / P.A. Igoshev, V.Yu. Irkhin // Physics Letters A. — 2022. — V.438. — P. 128107.