<p>ГЛАВА 2<br />Низкотемпературное поведение неупорядоченных магнитных примесей<br />Некоторые соединения редкоземельных металлов и актинидов, низко-размерные<br />органические проводники и цепочки спинов проявляют особенности (расходимости)<br />при низких температурах в поведении их магнитной восприимчивости и<br />низкотемпературного коэффициента Зоммерфельда удельной теплоемкости (так<br />называемое не-Ферми-жидкостное поведение). Такие расходимости часто связаны с<br />существованием ансамблей (конечных концентраций) неупорядоченных магнитных<br />примесей в этих системах. В этой главе мы вывели функцию распределения<br />эффективных характеристик одиночной магнитной примеси: температуры Кондо. Мы<br />вычислили, как распределение температур Кондо зависит от эффективной<br />размерности проблемы и от концентрации примесей. <br />2.1. Краткий обзор исследуемой проблемы.<br />Эффект Кондо [21,51] – это хорошо известный пример задачи теоретической физики<br />конденсированного состояния, в котором современные теоретические методы, такие<br />как теория ренормгруппового анализа, метод бозонизации, метод анзатца Бете,<br />теория эффективного поля и т.д. показали свои большие возможности [49,52].<br />Эффект Кондо описывает влияние обменного взаимодействия между спином магнитной<br />примеси и спинами электронов проводимости на, прежде всего, низкотемпературные<br />характеристики системы. Кроссовер (фазовый переход для одной частицы) от режима<br />сильного взаимодействия (при малых энергиях) к режиму слабого взаимодействия<br />для примеси Кондо проявляет непертурбативный характер эффекта (т.е. его<br />невозможно описать в рамках теории возмущений). При слабом взаимодействии, если<br />T>TK , примесь "не чувствует" матрицу (т.е. ведет себя асимптотически<br />свободно). При сильном же взаимодействии, при примесь существенно<br />взаимодействует с матрицей (экранируется спинами проводимости). <br />На протяжении последних десяти лет интерес к не-Ферми-жидкостному поведению в<br />магнитных системах и металлических примесях значительно возрос. Большой класс<br />проводников не ведет себя как обычные жидкости Ферми (для которых характерна,<br />например, ограниченная магнитная восприимчивость, конечное значение<br />низкотемпературного коэффициента удельной теплоемкости Зоммерфельда,<br />пропорциональное квадрату температуры поведение удельного сопротивления) при<br />низких температурах. Существуют несколько возможных причин такого поведения.<br />Одним из наиболее известных примеров проявления не-Ферми-жидкостного поведения<br />является эффект Кондо для многоканальной (n - число каналов) электронной<br />системы (в такой системе существует несколько сортов электронов, но с примесью<br />они взаимодействуют одинаково тогда как одноканальные системы - это те системы,<br />где один электрон проводимости взаимодействует с Кондо-примесью): для спинов<br />примесей меньше чем n/2 не-Ферми-жидкости демонстрируют критическое поведение<br />(появляется расходимость в магнитной восприимчивости), см. работу [53]. Другой<br />причиной, которая может вызвать не-Ферми-жидкостное поведение является наличие<br />квантовой критической точки в системе [16] (то есть фазовый переход управляется<br />не температурой, а некоторыми другими параметрами, такими как давление,<br />химический потенциал, и т.д.). В этом случае флуктуации параметра порядка<br />взаимодействуют с электронами проводимости и могут вызвать низкотемпературные<br />расходимости термодинамических характеристик. <br />Однако для большинства нестехиометрических проводников (проводников, в которых<br />не существует регулярной решетки и есть примеси), в которых исследовалось<br />не-Ферми-жидкостное поведение, (см., например, недавние обзоры<br />[16,22,23,52,53]), магнитная восприимчивость и низкотемпературная удельная<br />теплоемкость обычно проявляет логарифмические или степенные (с малым<br />показателем степени) расходимости. В то же время их сопротивление уменьшается<br />линейно (или с некоторой слабо-степенной экспонентой меньше 2) с температурой,<br />с большим остаточным удельным сопротивлением [54-64]. Это существенно<br />отличается от выводов теории эффекта Кондо [50,51]. Например, работа [59]<br />описывает результаты измерений магнитной восприимчивости, ядерного магнитного<br />резонанса, сдвига Найта (сдвиг частоты ЯМР за счет взаимодействия локального<br />электрона с электроном проводимости), и низкотемпературной удельной<br />теплоемкости. Для объяснения исследуемых черт поведения изучаемого сплава было<br />необходимо принять некоторые неоднородности в распределении температур Кондо<br />магнитных примесей. Неоднородное распределение локализованных магнитных<br />моментов было позже подтверждено [63] экспериментами по мюонному спиновому<br />вращению (один из методов, который позволяет определить величину магнитного<br />момента и его направление). <br />2.2. Не-Ферми-жидкостное поведение систем с неупорядоченными ансамблями<br />магнитных примесей. <br />Вышеупомянутые свойства изучаемых соединений и то, что многие из них являются<br />сплавами, предполагает, что беспорядок (случайное распределение локализованных<br />электронов или случайная связь примесей с электронами проводимости) может<br />сыграть главную роль в характере низкотемпературного не-Ферми-жидкостного<br />поведения таких систем. Идея существования магнитных моментов в неупорядоченных<br />металлических системах (в этих системах нет магнитного упорядочения, и<br />существует беспорядок, т.е. металл неоднороден) была сформулирована в работах<br />[65-69]. Было предложено, что фазовые переходы типа «металл- диэлектрик» (или<br />для систем с достаточным количеством примесей вдали от квантовой критической<br />точки) неупорядоченные проводники с взаимодействием между электронами содержат<br />локализованные магнитные моменты. Изменение взаимодействий между центрами<br />приме</p>
- Київ+380960830922