Thạc Sĩ Lý thuyết về tính chất từ của các electron dẫn

MỞ ĐẦU

Ngày nay ngành khoa học chất rắn đóng vai trò hết sức quan trọng trong đời sống cũng như sự phát triển của con người. Các vật liệu rắn đặc biệt là vật liệu từ đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng rải. Những thành tựu của ngành khoa học chất rắn có tầm ảnh hưởng sâu sắc đến đời sống con người.
Nhu cầu nghiên cứu và ứng dụng các vật liệu rắn đặc biệt là vật liệu mới rất thiết yếu trong thế kỷ 21. Vì nhu cầu đó, khoa học chất rắn đã phát triển rất nhanh trong những năm gần đây.
Nghiên cứu chất rắn là tìm ra các mối liên hệ giữa cấu trúc bên trong các vật liệu và các tính chất của chúng dựa trên các mô hình thích hợp. Trong bản luận văn này tôi xin đề cập đến một tính chất quan trọng của chất rắn là tính chất từ và một số mô hình giải thích tính chất này.
Các đóng góp vào tính chất từ của chất rắn ta có thể chia làm hai loại: momen từ định xứ (momen từ nguyên tử hay ion) và momen từ của các điện tử dẫn. Đến nay đã có nhiều lý thuyết giải thích tính chất từ dựa trên tính toán momen từ định xứ: lý thuyết nghịch từ Larmor, nghịch từ Landau, thuận từ Langevin, lý thuyết lượng tử về tính thuận từ, thuyết cổ điển của Weiss về tính sắt từ, phương pháp sóng spin cho chất sắt từ
Trong bản luận văn này tôi đi sâu vào đóng góp cho tính chất từ của các momen từ của các điện tử dẫn. Cụ thể là xét tính chất từ của kim loại với tương quan mạnh của các electron dẫn. Tôi bắt đầu với các hệ electron tự do không có tương quan.
Muc lục
Mở đầu 4
Chương 1: Độ cảm thuận từ và độ cảm nghịch từ của electron dẫn 5
1.1 Trạng thái electron tự do 5
1.2 Các trạng thái electron dẫn trong tinh thể 7
1.3 Độ cảm thuận từ của electron dẫn 13
1.4 Độ cảm nghịch từ của electron dẫn 17
Chương 2: Tương tác Coulomb giữa các electron 24
2.1 Nhiễu loạn bậc nhất và tương tác trao đổi 24
2.2 Lý thuyết nhiễu loạn bậc hai và năng lượng tương quan 29
2.3 Nhiễu loạn bậc cao – Lý thuyết Gell-Mann-Brueckner 32
Chương 3: Lý thuyết của Slater và Lý thuyết của Kanamori về tương tác
trao đổi của các electron 40
3.1 Tương tác trao đổi của electron trong gần đúng liên kết mạnh –
Lý thuyết Slater 40
3.2 Hamiltonian Slater – Hubbard và hệ hai electron 45
3.3 Lý thuyết Kanamori về tương quan electron 54
3.4 Phương pháp biến phân Gutzwiller 59
Chương 4: Lý thuyết RPA cho kim loại sắt từ 66
4.1 Lý thuyết Stoner 66
4.2 Kích thích Stoner 69
4.3 Kích thích sóng spin 74
4.4 Độ cảm động lực học thuận từ 75
Kết luận 89
Tài liệu tham khảo 92