Расчет электронной структуры и магнитных свойств неупорядоченных бинарных сплавов замещения переходных металлов и ВТСП тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

АКАДЕМИЯ НАУК СССР УРАЛЬСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ ФИЗИКИ МЕТАЛЛОВ

Спэцкзлнзирове1Ш11й совет

СУСЛОПАРОВ Георгий Анатольевич

РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОННОЙ СТРУКТУР И МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ НЕУПОРЯДОЧЕННЫХ БИНАРНЫХ СПЛАВОВ ЗАЙВДИШ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ И ВТСП

01.04.07-ф«ика твердого тела

Автореферат диссертации на соискание ученой степыи кандидата физико-математических наук

На правах рукописи

Свердловск 1950

Работа выполнена в лаборатории рентгеновской спектроскопии Ордена Трудового Красного Знешни Института физики металлов Уральского отделения Академия наук СССР.

Научный руководитель - доктор флзпко-математичэских наук, профессор Э.З.Куршев

Официальные ошонента - доктор химических наук

Л.Л. Ивановский кандидат {язако-ыатематичаских наук Г.А. Болотин

Ведущая организация - Сибирский вкзнно-технический институт СЮ АН СССР, г. Томск.

Защита состоится " " _ 1990 г. в " " часов на

заседании Специализированного совета К 002.03.01 в Институте

физики металлов УрО АН СССР по адресу:

620219 Свердловск, ГСП-170, ул. С. Ковалевской, 18.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физики металлов УрО АН СССР

Автореферат разослан " " _ 1990 г.

Ученый секретарь ^ q

Специализированного совета /S^**^". ~

кандидат физико-математических наук В.Р.Галахов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ

' . Актуальность проблемы. В качестве объектов исследования для анализа электронной структуры и магнитных свойств при изменении концентрации примэси выбрани сплава замещения на основе железа, такие как Fe-Vi. Рв-Cr с рекеткой ОЦК; Рв-У, Fe-Mn я разбавленные сплавы ка основе пвллйдия: PA-Fq, Pcl-iSn, Pd-Cr с кристаллической структурой ГШС, исследовались такта оффокти замощения одиночных примесей в сверхпроводящей соединении типа Y1Ва2Си30?.

Сплавы на основе нэлеза и палладия обладают целым рядом уникальных свойств» таких как сильная склонность к упорядочению для сплавов Pe-Tt, аномалии.в поведении механических, магнитных и термодинамических свойств для сплавов Fe-Cr, зависимость стабильности а и ч фаз га лаза от наличия примесей гигантский магнитный момент в сплавах с палладием. Внимание к теоретическому изучешпо электронной структуры указанных соединений обусловлено тем, что изменение электронной подсистемы, вызванное именно эффектакЯ замэщеиня, ио-видкш-му, сильно влияет на физические свойства рассматриваемых объектов. Исследование эффектов замещения в сверхпроводниках типа Y-Ва-Си-О обусловлено тем, что свойства этих соединений очень чувствительны к изменению состава, и малейшее изменение концентрации хотя бы одной из компонент может вызвать резкое изменение Т . Следует отметить, что электронная структура неупорядоченных сплавов на основе яелэза исследовалась ранее на основе модельных расчетов другими авторами. Однако, до сак пор не было исследовано влияние изменения концентрации компонентов на электронную структуру указанных соединений на основе неэмпиричвских методов расчета. Для сплавов на основе rtалладня ранее такие не исследовалась концентрационная зависимость магнитит характеристик в области магнитного фазового перехода. И наконец, для сверхпроводящих соединений типа Y-Ba-Cu-Q имеется мнояество экспериментальных работ, посвященных исследованию влияния эффектов замещения на электронные свойства купратов, но подобные теоретические исследования на основа самосогласованных зонных расчетов

ранее не проводилось.

Целью работы является исследование концентрационной зависимости магнитных характеристик, плотности состояний и эффективных обменных параметров вышеупомянутых неупорядоченных бинарных сплавов замещения методом когерентного потенциала в приближении канонических гибркдизованных зони и влияния одиночных примесей замещения на электронную структуру и магнитные свойства соединения YBa2Gu307 методом ЖЮ-функций Грина.

Научная новизна диссертационной работы состоит в следуадем. Впервые предпринята попытка исследования концентрационной зависимости злэктронной структуры и магнитных характеристик указанных соединений ва основе ноэмпирических методов расчета. Используемый формализм многократного рассеяния позволяет в рамках единого подхода рассчитывать электронную структуру как совершенных кристаллов и одиночных примесей в них, так в неупорядоченных сплавов при конечном значении концентрации примеси. Для части рассмотренных в работе систем расчеты электронной структуры и магнитных свойств ранее вообще не проводились. Для тех систем, которые ухе исследовались на основе модельных расчетов выполнены соыоеогласованные спин-поляризованные расчеты "из первых принципов".

Практическая ценность. Диссертационная работа выполнена в рамках исследований, проводимых в лаборатории рентгеновской спектроскопии Института $изики металлов УрО АН СССР.

Полученные результаты имеют большое значение для объяснения экспериментальных характеристик исследованных объектов на основе их электронной структуры. Это относится в первую очередь к рентгеновским спектрам, которые дают непосредственные сведения о распределении электронных состояний по анергии, а эффективность извлечения такой информации зависит от интерпретации спектров на основе теоретических расчетов электронной структуры. Полученные в работе распределения полных и пврдаельшх плотностей состояний, значения последних на уровне йерйи, воличивы локальных магнитных моментов и «Доек'шышх параметров обменного ьэаимодейсишя мигут Caib испеаьаоьшш для анализа влияния легирования иа физические

свойства исследуема! объектов, теяих как магнитные херзкто-ристики, стабильность магнитных фвз, параметры электрон-фо-Н01Ш0Г0 взаимодействия, при изучения явлений связанных с то-пографзй поверхности ®эр*ш, и т.д. По результатам проведенного исследования на защиту выносятся слэдукщке осповкыо положения:

- рассчитанные парциальные и полная плотность состояний сплава ?е50П50 свидетэльстухт о той, что используемое при-б."таение канонических гибридагаовашшх зон корректно описывает электронную структуру неупорядоченных бинарных сплавов звмещения;

- предложенное выражение для локолышх магашшх моментов в методе когерентного потенциала позволяет учесть поляризацию ближайшего окружения;

- обнаружена корреляция мевду авмалышы поведением плотности состояний и наблюдаемым измененной прочностных микросвойств в области 35-40 ат.% вэлеза; полученная впервые на основе неэмпирических методов расчета зависимость локальных магнитных моментов, намагниченности, низкотемпературной электронной теплоемкости от концентрации дня сплавов Рв-Сг хорошо согласуется с имзшшися экспериментальными данными;

- добавка Мп стабилизирует- високоспиновое состояние в 7-Ре, а V ив влияет на параметры магнитного перехода. Предложена качественная интерпретация данного явления.

- для сплавов Ра-Ре, Ш-Хп, М-Сг впервые получена коцентрациошая зависимость магнитных характеристик во области магнитного фазового перехода на, основе самосогласованных неэмпирических методов расчета. Вычисленные значения соответсвуют имеющимся акспершеиталышм данным.

- для примесей замощения в соединении УВагСигИ07 (где Ц=5с,'Н,У,Сг,Чп,Со,1И и 2п ) установлено, что только От. Ре и Хп имеют магнитный момент. Обнаружена корреляция меаду подавлением пика плотности состояний в окрестности уровня Ферми при замене атомов Си на Зй-элементы и кислорода на неметаллы и падением Г при соответствуем легировании.

Апробация работы. Материалы диссертационной работа докладывались на: I Всесоюзном совещании по высокотвмлератур-

б

иой сверхпроводимости (Харьков,1988), XI Всесоюзной школе-семинаре "Рентгеновские и электронные спектры и химическая связь" (Ивано - Франковой, 1989), Уральской школе "Рентгеновские спектры и хиыичеокая связь" (Свердловск, 1990), Международной конференции "Химия твердого тела" (Одесса, 1990).

Публикации. Основное содерканиэ диссертации опубликовано в трех печатных работах, перечень которых приводится ниже.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка цитируемой литератури; содержит 113 страниц, включая 15 рисунков и 1 таблицу.

Библиография насчитывает 112 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность предпринятых исследований, сформулирована цель и основные задачи работы, ь такие основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе излагаются основные расчетные формулы метода ЛОТО-функций Грина в приближении атомных сфер, использованного в работе для расчета электронной структуры идеальных кристаллов и одиночных примесей замещения.

Во второй главе представлен обзор литературных данных по методам исследования электронной структуры неупорядоченных бинарных сплавов замещения, использующим МТ-приближение для кристаллического потенциала. Выведены выражения для расчета интегральной плотности состояний сплава. Описаны магог' решения уравнений приближения когерентного потенциала ( ПКП ) ( кластерный ПКП, приближение атомных сфер, полный ПКП ) н показана область их применений.

Третья глава посвящена описанию используемого в работе приближения канонических гибридязоваинцх зов. Как показано в главе И, основой метода когерентного потенциала в приближении атомных сфер (ККР-ПКП-ИАС) является система уравнений:

рс«ср1+ (1 -с )рв+ (рс-рА) «тс (рс). (рс-рв) для сплава АСВ.,_С. где РА и рв - потенциальные функции атомов

компонентов сплава; рс- эффективная потенциальная функция сплава; T¿(pc)- эффективная матрица россэягая для сплава, вычисляемая по формуле:

Тс(рс(Е))=—|аК1рс(Е)-Б(й)371

где структурная матрица метода ЛЯО, а интеграл, берется

ао зоне Бршшоэна (Вй). Для случая кристалла с кубической симметрией матрида рс(Е) (как и матрица ТС(Е)) имеет четыре элемента, по одному на какдое неприводимое представление группа 0^, по которым преобразуются а-, р- и 4- орОитали. Таким образом, каждый-из четырех элементов матрицы ТС(Е) является функционалом четырех элементов матрицы рс(Е). Приближение канонических гибридизованных зон в данном случае сводится к аппроксимации этой функциональной зависимости зависимостью только от потенциальной функции р(Е) с тем ке индексом неприводимого представления. Для каздого элемента матрицы Тс это приближение задается и..тэгралом Кош

1 г^РсЛ

Т_<рс(Е))=- - ,

с с 2%1 1 ро - ро(Е)

где опорная функция То(ро) задается парой функций То(Е) и ро(Е), вычисляемых по точным формулам метода ЖГО-ФГ. В результате использования данного приближения , предложенного В.И. Анисимовым, резко сокращается объем требуемых вычислений. В данной глазе приведены результаты тэстовых расчетов с использованием приближения канонических гибридизованных зон для сплава Ре50П50.

В четвертой главе рассматриваются неупорядоченные бинарные сплавы замещения.

В пев§ом_паЕагряфе приведены результаты расчета электронной структуры и магнитных свойств сплавов Ре-Сг. Для изучения изменений плотности состояний сплава, средней намагниченности, локальных магнитных моментов, низкотемпературной электронной теплоемкости с изменением концентрации примеси был выполнен сшм-поляризованный самосогласованный расчет электронной структуры сплавов Рв~Сг, содержащих от 0 до 100 ат. *

Рис Л © - энспершонталышэ значения коэффициента 7(1) в сплавах Р& С^^ . взятие из роботы tu, А- вычисленные.

аелеза. Вычисленные значения электронной теплоемкости приведены на рисунке I. Как видно из рисунка I, изменение вычисленной 7 с i во всей области существования ферромагнитной фазы ( 0.3<х(1) аналогично экспэршэнтальной зависимости j(x). На рисунке 2 приведены результаты расчета локальных магнитных моментов атомов Fe, Сг и сплава. Как видно из рисунка 2, наши расчеты хорошо описывают наблюдаемую намагниченность р. при всех исследовав- шихся х: максимальное расхождение ( при х=0.б ) составляет 10%. Отметим, в связи с этим, что данные расчеты являются полностью первопршщитшми и не содержат каких-либо подгоночных параметров, в отличие, например, от C2J.

Направление магнитных моментов атомов хрома цСг, противоположно таковым для атомов F&, что согласуется с

Рис.а Магнитные моменты атомов Fe, Сг (в магнетонах Бора цв) и сплава ц<ц^е+(1~.т)|лСг для сплавов FeCr .

Экспериментальные данные: линия, ц[4); А, и, (-|i¿rp){3J. Расчет: о, а; д, а

экспериментальными данными. Имеется, однако, расхождение мевду расчетом и экспериментом в определении абсолютных величин моментов (см.риз.2 ). Приведенные на рисунке 2 экспериментальные значения моментов пэ являются напосредственным результатом измерения, в [33 они рассчитывались при использовании определенных предположений о виде магнитных структурных факторов. Точность этих предположений была предметом дискуссии в (21. Если считать, что величина в [31 имеет смысл не момента |i{ отдельной ячейки, занятой атомом ( который вычисляется нами в ПКП ), а полного локального момента, ц1®0, создаваемого этим атомом в сплаве, то значение ц*^ отличается от на величину поляризации окружения Тогда выражв-

пае для полного локального момента

где x£íf- эффективная концентрация сплава; здесь

^Íf(í)=(1-1/z)rjs+0(¡i /z, гдэ

2 - полное число блнхааиих соседей в рзгетке, xfo- вероятность того, что данный узел с вероятностью х занят ато;логл сорта ь; G{J)- символ Кронекера.

Если вычислять ц1°° по указанной формуле, то получающиеся значения оказываются угш весьма Слизкими к це^р(аг). Так при

г »1 имеем ц£°°=-1.05, , в це^(0.98)=-1.16±0.1; при х=0.5

loo -

tiCr =-0.2, а Ц^=-0.05±0.1, ^=2.05±0.1.

Таким образе?.!, если значения ц0^5 из 121 имеют смысл то паии расчеты хорошо согласуются и с этими данными. Нами также Сылп рассчитаны плотности состояний для каздого из атомов í/{e(E) и сплава в целом Яо(Е)=Вг,Я<е(Е). для различных направлений спина атома а. Необходимо отметить, что полученные Я{вШ) резко зависят от направления сшша а, и концентрационная зависимость кок так и полных является своеобразной. При 0.3&ГШ.4 вид етих функций резко меняется, в основном, в связи с "прорастанием" пиков в #СгД(Е) и в полном (Е) вблизи уровня Ферми. Это коррелирует с аномальным поведенном прочностных характеристик ( микротвердости, склонности к двойникованию, критического напряжения сдвига и так далее) сплавов TexCr1_s в этой области.

Во BTOECM_nogarpa$e рассматривается влияние марганца и ванадия на магнитное состояние в 7-желэзе. Для анализа этих эффектов был проведен самосогласованный расчет электронной структуры в магнитных характеристик сплавов íe1_xUnx, Fe1_x7¡c в ГЦК-реиетке с концентрацией г=0,5,Ю ат.Ж. При этом постоянная решетки X выбрана такш образом, что соответствует средней точке области перехода от шзкоспинового к рисокоишновону состоянию па графике зависимости магнитного момента от L. Рассчитанные значения локальных магнитные моментов и вффектиЕных параметров обменного взаимодействия

приведены в таблице I. Как видно из приведенных результатов, при увеличении концентрации Уп от 0% до 10% магнитный момент па атома Ре значительно возрастает ( от 1.59 ц0 до 2.11 цд ), в то время как для V величина магнитного момента на Ре меняется слабо. Причину подобного различия мошо качественно объяснить с помощью двухуровневой модели: если расстопшто иезду уровнями мало (а для Ре и Ип ДЕ<0.05 Лу ),• го при включении гибридизации происходит раздвиика уровней. При этом нихелехавдй уровень заметно смекается вниз. В случае У, примесный пик ванадия находится значительно выше по энергии, поэтому гибридизация ¿-состояний Ре я V приводит к значительно кеньяеяу изменен:» энергетического положения пика, связанного с (1-состояниями железа..

концентр. X принеся А в матрице В магнитный момент ц эффективный обменный параметр Зо (ЕЛу)

с)-оболочки I полные

атома А атсаа В атша А атома В сплава прныесп Ь матрицы В

1*п Ре, „ 3 Т -X 0% з=. 5а 2=103 -2.32 -2.41 -2.45 1.60 1,95 2.12 -2.05 -2.59 -2.66 1.52 1.88 2.06 -4.67 -2.Т7 -2.12 10.82 11.70 10.45 -4.66 -3.54 +1.19

? Ре. а X' 0% X" 5% х=10Я -0.84 -0.77 -0.80 1.64 1.56 1.64 -0.98 -0.90 -0.94 1.53 1.51 1.67 -5.11 -2.44 -1.45 5.87 5.01 5.42 -5.10 -2.84 -2.22

Таблица I. Локальные магнитные моменты и эффективные обменные параметры гипотетических сплавов Ре-йп, Ре-7.

В таблице I приведены значения эффективных параметров обменного взимодействия моментов атомов компонент с кристаллом сплава, которые рассчитывались по методу, предложенному в [6]. Для чистого т-Рв обменный параметр имеет отрицательную величину, что свидетельствует о нестабильности ферромагвитно-

го рэаания при данно;-л I, это согласуется с хорошо известным расчетным результатом - полная энергия антифорромагнктного состояния 7-Ре находится шкэ по срашеншо с ферромагнитным состоянием» Пря добавлении Мп не только увеличивается магнитный пошит на Ре, но и становится положительным знак параметра что означает, что предпочтительиэй

становятся фэрроглапштаоа упорядочение.

Результата нагих сашсогласовапнах расчетов для сплавов Ге1^хМпа, показывает, что добавление Ип благоприятст-

вует возникновению шсокосшшового состояния в 7-Р&, а добавление V не изменяет параметра магнитного перехода.

в третьем параграфе III главы рассматриваются разбавленные сплавы на основе палладия - Рй-Ре, Ш-Ип, Рй-Ог. Целью исследования является изучение эволюции локальных магнитных моментов и эффективных обменных параметров при изменении концентрации пршэси в области магнитного фазового перехода. Значения локалышх магнитных моментов и эффективных обменных параметров указаны в таблице II. Здесь жэ приведены значения средней намагниченности в сплавах, полученные в расчете и из эксперимента. Результаты нашего расчета правильно отражают тенденцию к плавному росту намагниченности с концентрацией и лежат в пределах разброса экспериментальных данных различных авторов.

Средний магнитннй момент, приходяадайся на атом сплава в системе М-Сг, с концентрацией (см. таблицу II) растет. Отрицательные значения намагниченности, полученные для концентраций хСг<2 атЛ. не имеют физического смысла и являются следствием переоценки поляризации соседей примерного атома в ПИП-расчете.

Наряду с величинами магнитных моментов компонентов и средней намагниченности сплава, в нашем расчете определялись аффективные обменные параметры. Отрицательные значения свидетельствуют о нестабильности данной магнитной структуры, о тенденции к перевороту спинов отдельных атомов или установлен**; более сложного магнитного порядка. J0 сплава - это среднее взвешенное параметров ¿0 л и ¿0 в для атомов двух сортов в сплаве. Как показано в С6), этот параметр

концантр. ыагнитннЯ иомен? (и Бора) эффективный обкекииЯ

X принеси л в патрица В атомов сплава параметр 30 (пДу)

А В расчет эксп. сплава припаса А метлицы

Ей Р<1. X t-í х- 03 3.93 -0.00 -0.00 1.03 27.96 1.03

3.93 0.05 0.09 2.81 11.79 2.74

1=1.5.'! 3.93 0.05 0.12 3.80 3.01 3.81

х* 23 3.93 0.07 0.15 4.63 -7.15 4.87

Ха 3% 3.93 0.08 0.20 5.06 -32.43 6.23

1= 43 3.93 0.09 0.25 6.01 -55.18 8.56

Х= 555 3.93 0.10 0.29 4.93 -82.99 9.56

Х=» 655 3.93 0.10 0.33 2.60 -110.34 10.02

х= 7% 3.93 0.10 О.ЗТ 0.62 -135.01 10.83

Х=> 855 3.93 0.11 0.42 -1.69 -176.48 13.51

?э Рй, X 1 — ®

Х= 055 3.18 0.01 0.01 0.07 19.35 0.08

х= 1« 3.18 0.08 О.П 0.09 7.94 149. Э2 6.51

Х= 2% 3.16 О.И 0.17 0.18 14.44 193.66 10.77

х= 3% 3.17 0.13 0.22 0.24 23.01 228.68 16.65

Х= 456 3.15 0.14 0.26 0.30 29.66 242.97 20.98

Х= 05 3.22 -0.03 -0.03 0.67 17.56 0.67

Х= 135 3.22 -0.05 -0.02 2.45 2.09 2.46

Х= 255 3.21 -0.07 -0.00 3.89 -13.24 4.23

х= 355 3,18 -0.08 0.02 5.03 -24.62 5.95

455 3.21 -0.08 0.05 3.91 -<£.40 6.66

Х= Б55 3.20 -0.08 0.09 1.93 -91.62 6.85

Таблица II; Локальные магнитные моменты и эффективные оЗмвншэ параметры сплавов М-Ып, М-Ре, РЛ-Сг.

пропорционален температуре Кюри сплава.

Параметры J0 л, где А - Зй-компонента сплава, ведут се-

Оя с концентрацией но-равное в сплава Аз-Ге. с одной сторона, и РЗ-Сг, М-Ип, с другой стороны. В первом случае наблюдается монотонный рост; соответственно растет и усредненный параметр «С0<с. Такая концентрационная зависимость коррелирует с ростом тедаэратуры Кюри при увеляченни содержания Ре в М (см., например, 17]). В случае Рв~Сг и М-Яп эффективный обменный параметр Jл падает с концентрацией, обращаясь в О при » 2 ат.й для Ип и I ет. 2 для Ст. Это означает, что ферромагнитный порядок в этих системах при больших концентрациях разрушается. Усредненный обданный параметр <70 с в обоих сплавах растет во всем ннтэрвале концентраций вплоть до указанных критических. Таким образом, опэдует ожидать, что температура Кюри возрастет с концэнтрацией, пока ферромагнитное состояние сохраняется. Это подтверждается экспериментальными измерениями для системы Рй-Мп.

Рассмотренные изменения магнитных свойств сплавов на основе Рй не сопровождается схоль-шбудь заметными изменениями локальной плотности состояний компонентов сплавов в рассматриваемой облает концентраций. Тагам образе»), анализ эффективных обменных параметров, наряду о стандартными результатами расчетов электронной структуры, позволяет извлечь дополнительную информацию относительно изменения магнитных свойств с концентрацией.

В пятой главе рассматривается влияние эффектов замещения на электронную структуру высокотемпературных сверхпроводников типа УВа20и307.

В работах [81 установлено, что основной вклад в формирование плотности состояний на уровне Ферми ВТСП-соединаний на основе меди вносят 0иЗЛ и 02р -состояния. Поэтому наибольший интерес вызывают эффекты легирования по медной и кислородной подрешеткам. В (93 указывется на существование локального магнитного момента на атомах Ре, Мп, Ре, Со и Ш. Из результатов нашего расчета следует, что одиночные примеси Со, Ре и Мп имеют локальный магнитный момент 1.4; 2.6 и 1.3 ц0 соотгзтстЕэяяо, тогда как одиночные примеси атомов гп, VI, Сг, V, Т1 и Ба немагнитны.

Чем ближе к началу За! - ряда расположен атом примеси,

А1

Рис. 3 Плотность состояний атома мзда, замещаемого примеси, и плотность состояний немагнитных 3(1-примвсвй. (Вертикальной чертой обозначен уровень Ферми; энергия - в Ну; плотность состояний - в сост/Иу ).

тем выше по энергии находится центр аго й -зош и тем слабее становится гибридизация Д-состояний примеси с р -состояниями кислородных атомов цепочки. Эта закономерность отчетливо

Рис. 4. Электронная структура магнитных Зй-примесей.

наблюдается в распределениях плотности состояний примесных атомов Cr, У, Г! и Sc (смотри рисуяск 3). Для всех четырех случаев гелитина плотности состояний ьа уровне ферли мола и ее значение примерно -хакое кь, как и для атома Си.

fi ытав мэтаитшх пр'лмесей Со, Ре и Мп (рисунок 4), как а в случае примеси Iii. наблюдается сильная гибридизация d состояний иршвеи и р -состояний окрукаодях кислородных

й-состожшй примеси и р -состояний окруиавдих кислородник атомов. Острые пшш плотности состояний электронов со стягом вверх вблизи уровня Фарш свидетельствуют об усилении рс£и -связи по сравнению со случаем Си , появляются острые» пик.'! плотности состояний электронов со спином вниз вшяэ уровня Фер.я. Как известно, наличие локального магнитного ксмэнта на примесных атомах нэ благоприятствует сверхпроводагасти. Так как магнитный момент атома Ре превышает таковой для атомов Со и то вдгякпэ легирования ка пониЕвнке Тд наиболее значительно именно.для прамэси Ре.

При расчете электронной структуры одашочных примесных атомов 36 -переходных металлов было установлено, что для атомов конца Зй-ряда (за исюшчэнкем 2п) наблюдается значительная гибридизация (¡-состояний примеси с р-состояниями атомов кислорода, входящих в медао-кислороднув цепочку. Цодтвер-вдается, что примесные атош Со, Ре а Ип имеют локальные магнитные моменты, причем момент атома Ре больше, чем моменты атомов Со и Мп. Наибольшее влияние на Тд оказывают прикеса Л? и 2п вследствие того, что примесный атом Ра имеет значительный магнитный момент, что не благоприятствует сверхпроводимости, а величина примесной плотности состояний атома на уровне Ферми гораздо ниже, чем у замещаемого атома Си.

Не меньший интерес представляет рассмотрение мэталлоид-ных примесей в кислородной подрешвтке. При замещении кислорода азотом наблюдается усиление пика в непосредственной близости от уровня Форш (0.01 Ву), что свидетельствует об увеличении неустойчивости электронной подсистемы к возмущению. Так как центр р-зоны азота выше по энергии, чем центр р-зоны замещаемого кислорода, то наблюдается усиление рЗо -сязи. У фтора и серы центры р-зоц расположены глубоко, поэтому рсй-связь значительно ослабевает.

В Заключении обсуждается новизна, научная и тактическая ценность работы, а также дается обзор основных полученных резул1"атов.

ВЫВОДЫ

I. В настоящей работе впервые выполнены самосогласованные

сшш-поляризованние расчеты плотности состояний и магнитных характеристик ряда неупорядоченных бинарных сплавов с использованием метода когерентного потенциала в приближении канонических гибридизованшх зон; •

2. Рассчитанные плотности состояний для сплава fesoriso свидетельствуют о том, что используемое приближение канонических гибрвдизовашшх зон корректно описывает элэктронную структуру неупорядоченных сплавов;

3. Для сплавов Fe-Cr вычисленные значения намагниченности и электронной теплоемкости хорошо согласуются с имеющимися экспериментальными данными во всей области существования ферромагнитной фазы. Установлена корреляция между изменениями полной плотности состояний в области 0.3<х<0.4 с аномальным поведением прочностных свойств сплавов Fe-Cr в этой области;

4. Для гипотетических сплавов Fe-Un, Fe-V с ГЦК структурой установлено, что добавка марганца стабилизирует высокоспиновое состояние в y-Fe, а V не влияет на параметры магнитного перехода, дана качественная интерпретация данного эффекта;

5. Впервые рассчитана концентрационная зависимость электронной структуры и магнитных характеристик разбавленных сплавов на основе палладия Pd-Fe, Pd-Un, Pd-Cr в области магнитного ■ фазового перехода на основе неэпирических методов расчета. Полученные значения средней намагниченности и эффективных обменных параметров JQ хорошо согласуются с имеющимися экспериментальными данными;

6. Впервые выполнены самосогласованные расчеты электрощюй структуры одиночных примесей замещения в сверхпроводнике типа YtBasCu307 методом ЛМТО-фушций Грина. Установлено, что из всех примесей замещения Зй-элементов Se, XI, V, Сг, Мп, Со, Ш и Zn в узле Cui только Cr, Fe и Мп обладают магнитным моментом. Из неметаллических пр'лмэсой (К, F, Р, S) в узле 04 только введение азота усиливает связь атомов меди с атомами кислорода. Это может иметь положительный эффект для повышения 1'о. Обнаружена корреляция между подавлением пика плотности состояний в окрестности уровня Ферми, при замене атомов Си на аз~алекенты а кислорода на неметаллы, и падением I при соотватствущеы, легировании.

СПИСОК ЦИТИРУЕМОМ ЛИТЕРАТУРУ

1. Cheng С.Н.. Ие1 С.Г., Beck P.A. bow-Temperature Specific Heat of Body-Centered Cubic Alloys of 3d Transition Elements. //Phya.Rev.-1960.-V.120.-N. 2-P.426-436.

2. Frollanl G, Henzlnger P.; Sacchettl F.. Uagnetic-moment distribution ferromagnetic Pe-Cr alloys/ZPhys Rev.B. -1975. V.11.-N.5.-P.2030-2035; Saccettl P. Local magnetic moment calculation in random Cu-Nl and Pe-Cr alloys//Sol. State. Сопя.-1980.-V.34.-N.4.-P.265-267.

3. Aldred А.Т., Ralnford B.D., Kouvel J.S. Ferromanetlam In iron-chromium alloys.II. Neutron scattering atudie3//Phys. Rev.B.-1976.-V.14.41.1 .-P.228-234.

4. Aldred A.T. Ferromagnetlsm In Iron-chromium alloys-.I. Bulk magnetlzlon measurement3//Phys.Rev.B.-1976.-7.14.-N.1-P.211 -227.

5. Liechtenstein A.I. Katsnelson M.I., Antropov V.P., Gubanov V.A. ISDP-ap-roach to the theory of exchange Interactions In ferromagnetic metals and alloys//J:M.h'.M. -1987.-N.67.-P.65-74.

6. Анисимов В.И., Антропов В.П.,' Губанов В.А., Ивановский А.Л., Курмаев Э.З., Лихтенштейн А.И., Постников А.В. Электронная структура примесей и дефектов в переходных металлах, их сплавах и соединениях. М.: Наука, 1989, 223 с.

7. Martense I, Viilllans F. Magnetic ordering In palladium -Iron alloys// J. Phys.P.-1976.-V.6.-L.121-123; Mydosh J.A. Magnetic ordering In palladium-Iron alloys //Phya. Rev. Lett. -1968.-V.21.-K.18.-P.1346-1349.

8. Krakauer H., Pickett W.E. Character of states near Ferral level in Y1Ba2Cv.307 //In Hovel Superconductivity. Plenum Ргеьз, New York, 1987, P. 501-506.'

9. Youwen Xu, Sabatlnl R.L., Moodenbaugh A.R., Ylmel Zhu, S.-G. Shyu, Suenaga M. and Dennis K.W., McCallum R.W. Sub3tltutulons for Cu In YBa^Cu^Jtx)York. Preprint BNL-44498 Brookhaven Nation?! Laboratory.

Основные результаты диссертации опубликованы в следущих работах:

работах:

А1. Ашсимов В.И., Коротан М.А., Суслопаров Г.А. Электронная структура и магнитные свойства примесей Зс1-металлов в У 1ВагС^307 //КСХ. -1989» -Т. 30. . -С166-168.

А2. Ашсимов В.И., Вакс В.Г., суслопаров Г.А. К теории электронной структуры и свойств неупорядоченных сплавов «еле-зо-хрои //ОТГ.-I990.-T.32.-JS3.-C.918-928.

АЗ. Афанасьев И.В.. Суслопаров Г.А., Анисимов В.И.Прмбливе 1ше канонических гибридизованных зон в методе когерентного иотвнцаала : сплавы Ре-Со, Ре-П //«ЫМ.-1990.-*Ю.-С.5-13.

Отпечатало на ротапринте Ш>М JpO АН СССР тира* 100 еаиав 2W оогеи 0,6 пвч.л. бесплатно