
Тип работы:	Предмет:	Язык работы:

ВЛИЯНИЕ ГИБРИДИЗАЦИИ АТОМНЫХ СОСТОЯНИЙ, ЭЛЕКТРОННЫХ КОРРЕЛЯЦИЙ И СПИН-ОРБИТАЛЬНОЙ СВЯЗИ НА МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА СОЕДИНЕНИЙ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ

Работа №	102002
Тип работы	Авторефераты (РГБ)
Предмет	физика
Объем работы	40
Год сдачи	2014
Стоимость	250 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено	134

Не подходит работа?

Узнай цену на написание

Содержание

Общая характеристика работы
Содержание работы
Выводы
Публикации

Введение

Мы живем в такое время, когда гонка за новыми технологиями в электронике, энергетике и наноиндустрии приводит к постоянному усложнению применяемых материалов и устройств. Усложняется как геометрия, так и химический состав синтезируемых систем. В этой ситуации является естественным, что объяснение наблюдаемых в экспериментах электронных, магнитных и транспортных свойств материалов требует создания новых или модернизации старых физических концепций и подходов. В большинстве случаев реалистичное компьютерное моделирование актуальных материалов и устройств возможно осуществлять лишь ценой усложнения существующих численных схем и алгоритмов, а также использования все больших ресурсов суперкомпьютеров. Описанная выше картина полностью соответствует тому, что происходит сейчас в области компьютерного моделирования магнитных свойств современных сильнокоррелированных материалов.
До 90-х годов прошлого века магнитные свойства подавляющего большинства материалов могли быть успешно описаны при помощи двух базовых моделей:
• Модель Гейзенберга [1], применяемая для описания магнитных свойств систем с локализованными магнитными моментами. В общем виде эта модель может быть записана как
Н = £ Л„ 33, (1)
где Зц - это параметр изотропного обменного взаимодействия и 3г обозначает спин, который ассоциируется с магнитным моментом иона переходного металла.
• Модель Стонера [2] в основном используется для моделирования магнитных систем с коллективизированными электронами (зонный магнетизм)
Н = У(ск + I {N-0 )№+ Лк,, (2)
где I - это параметр Стонера, который определяет спиновую раздвижку энергетических зон ек, (N-0-} - среднее число электронов и Л+ (Лка) - оператор рождения (уничтожения) электронов.
В соответствии с указанными подходами магнитные возбуждения в системах переходных металлов также могут быть классифицированы на гейзенберговские, связанные с поворотом локализованного магнитного момента и стонеровские, характеризующиеся переходами электронов между зонами с разным спином и, как следствие, уменьшением величины магнитных моментов. Полная информация об обоих типах возбуждений содержится в корреляционных функциях (3+(£)3~} или (3+(яЗ~)8-(-я)), где I обозначает время и я - волновой вектор. Точное или приближенное вычисление этих корреляторов представляет важную часть исследований магнитных свойств современных материалов.
Совершенствование существующих и создание новых экспериментальных методик, а также синтезирование и измерение принципиально новых классов материалов значительно расширили наши представления о магнетизме и привели к необходимости развития принципиально новых теоретических и численных методов. Дадим несколько ярких примеров магнитных явлений и эффектов, объяснение которых потребовало развития новых физических методов и концепций
• Общепринятая классификация магнитных материалов на антиферромагнетики и ферромагнетики, существовавшая до 90-х годов, претерпела большие изменения в связи с синтезированием большого числа низкоразмерных квантовых магнетиков [3, 4]. В этих материалах может не происходить перехода в магнитоупорядоченную фазу вплоть до очень низких температур, что является следствием низкой размерности и/или фрустрации. Однако при этом система может характеризоваться значительными магнитными взаимодействиями, сравнимыми по величине с взаимодействиями в высокосимметричных кристаллах.
• Экспериментальное обнаружение геликоидальных магнитных структур в соединениях переходных металлов [5] обозначило основную проблему для теоретических исследований: Каким образом локальные магнитные взаимодействия приводят к формированию длиннопериодичных спиральных структур?
• Манипулирование и контроль в реальном времени за состоянием спина отдельного атома стали возможны благодаря развитию экспериментальных методов сканирующей туннельной микроскопии [6, 7]. Дальнейшее совершенствование этих экспериментальных техник требует теоретической поддержки, которая заключается в учете многоорбитальной природы адсорбоатома, моделировании квантовых флуктуаций между состояниями атома и окружающей средой, а также реалистичном рассмотрении в рамках численного эксперимента физических свойств щупа туннельного микроскопа.
Таким образом, в настоящее время на первый план при моделировании актуальных материалов выходит описание магнитных возбуждений сложной природы и решение проблемы количественно точного учета гибридизационных, спин-орбитальных, флуктуационных и корреляционных эффектов. Кроме того, необходимо осуществлять выход за рамки стандартных моделей магнетизма (Стонера и Гейзенберга) при описании магнитных свойств современных материалов.
Цели и задачи исследования. Диссертация посвящена решению ряда методических и практических задач, связанных с учетом спин-орбитальной связи, гибридизации атомных состояний и динамических электронных корреляций при моделировании магнитных свойств современных материалов на основе переходных металлов. Для этого разрабатываются первопринципные численные подходы, позволяющие определить параметры магнитной модели, и выполняется исследование электронных и магнитных свойств следующих классов сильнокоррелированных систем: антиферромагнетики со слабым ферромагнетизмом, низкоразмерные квантовые системы, коррелированные зонные изоляторы, коррелированные металлы и поверхностные наносистемы.
На защиту выносятся следующие основные положения:
- разработан и реализован в компьютерных кодах первопринципный метод расчета анизотропных обменных взаимодействий между магнитными моментами в соединениях переходных металлов. В отличие от предыдущих модельных подходов метод позволяет учитывать особенности электронной структуры, магнитного упорядочения, а также независимо рассчитывать индивидуальные и суммарные магнитные взаимодействия. На этой основе предложен первопринципный подход для описания явления слабого ферромагнетизма в антиферромагнетиках;
- предложена микроскопическая теория для вычисления магнитных взаимодействий с учетом сильной гибридизации между состояниями металла и лигандов. В рамках подхода установлена количественная связь между составом функции Ванье, описывающей магнитный момент, и обменными взаимодействиями в системе;
- разработана методика учета динамических кулоновских корреляций при расчете пара-метров обменных взаимодействий между магнитными моментами в сильнокоррелированных металлах;
- на основе первопринципных расчетов определена картина магнитных взаимодействий и дана количественная оценка характеристикам явления слабого ферромагнетизма в анти-ферромагнетиках о-Ге2О3и Ьа2СиО4. Полученные результаты согласуются с экспериментальными данными;
- в результате анализа изотропных и анизотропных обменных взаимодействий в низкоразмерных квантовых магнетиках Ь1Си2О2и БгСи2(ВО3)2показана определяющая роль перекрытия магнитных орбиталей на атомах кислорода в формировании магнитных взаимодействий;
-воспроизведены основные экспериментальные зависимости для силицида железа в рамках модели коррелированного зонного изолятора. С использованием комбинации теории динамического среднего поля и магнитной модели Стонера предложено микроскопическое объяснение редукции магнитного момента в серии твердых растворов Ре1_жСож81;
- построена и решена многоорбитальная квантовая модель для описания электронных, магнитных и транспортных свойств наносистемы, состоящей из атома кобальта, адсорбированного на платиновую поверхность. Модель позволяет воспроизводить различные типы магнитных состояний между щупом туннельного микроскопа и примесью, учитывает динамические кулоновские корреляции и температурные эффекты. Рассчитанные спектры проводимости демонстрируют значительную орбитальную поляризацию и находятся в хорошем согласии с экспериментальными данными.
Актуальность диссертационного исследования обеспечивается следующими факторами. Во-первых, разработан ряд численных методов для моделирования магнитных и транспортных свойств сильнокоррелированных материалов с учетом спин-орбитальных и гибридизационных эффектов. Все предложенные методы реализованы в комплексах программ, в том числе с использованием параллельных алгоритмов. В качестве объектов исследования выбраны актуальные материалы, демонстрирующие необычные виды магнитных возбуждений и находящиеся в фокусе теоретических и экспериментальных исследований. Полученные результаты стимулируют постановку и проведение новых экспериментов по проверке магнитных моделей, предложенных для описания низкоразмерных квантовых магнетиков, и по обнаружению предсказанных теоретически особенностей спектров проводимости поверхностных наносистем.
Степень разработанности темы исследования. Методическая часть исследования основана на разработке трех новых численных подходов, позволяющих проводить реалистичное моделирование магнитных возбуждений в сильнокоррелированных системах. Первый метод основан на учете по теории возмущений эффектов спин-орбитального взаимодействия при вычислении параметров магнитной модели в рамках теоремы локальных сил. Полученные выражения для вариации электронного гамильтониана позволяют определить магнитный вращающий момент на узле, взаимодействие Дзялошинского-Мории и элементы тензора симметричного анизотропного обмена. На основе полученной вариации электронного гамильтониана предлагается компактное выражение для описания явления слабого ферромагнетизма в антиферромагнетиках. Во втором подходе разработана микроскопическая теория для учета эффектов гибридизации металл-лиганд при построении магнитной модели. В качестве основного результата получено выражение для изотропного обменного взаимодействия. Завершает методическую часть описание численного подхода, позволяющего учесть влияние динамических кулоновских корреляций при расчете параметров магнитной модели. Таким образом, предлагаемые методы расчета магнитных взаимодействий позволяют более точно учесть особенности химической связи и электронной структуры при описании магнитных свойств конкретной физической системы.
В практической части диссертации рассматриваются несколько классов актуальных материалов, магнитные свойства которых не могут быть полностью описаны либо в модели Гейзенберга, либо в рамках модели Стонера. Магнитные состояния рассматриваемых систем также не укладываются в классификацию антиферромагнетик/ферромагнетик, что потребовало разработки новых магнитных моделей для их описания.
Первым примером актуального класса материалов с необычными магнитными свойствами являются антиферромагнетики, в которых малые эффекты спин-орбитального взаимодействия приводят к формированию неколлинеарного состояния со слабым ферромагнитным моментом. Корректное описание магнетизма в этом случае требует введения в магнитную модель новых анизотропных членов. В диссертации представлены результаты исследования двух антиферромагнетиков со слабым ферромагнетизмом Fe2Oз и Ьа2СиО4.
Следующими объектами исследования стали низкоразмерные квантовые магнетики БгСи2(ВО3)2и Ь1Си2О2, которые являются физическими реализациями спиновых моделей: квазидвумерной решетки ортогональных димеров и квазиодномерной цепочки спинов. Среди оксидов переходных металлов система БгСи2(ВО3)2занимает особое место, поскольку демонстрирует плато намагниченности в определенных диапазонах магнитных полей. Эти интересные свойства реализуются за счет малых междимерных взаимодействий, поэтому их точное определение требует применения специальных вычислительных методов. В свою очередь квазиодномерный магнетик Ь1Си2О2характеризуется состоянием спиновой спирали, теоретическое описание которого требует корректного учета химической связи между состояниями меди и кислорода.
Силициды марганца, железа и кобальта представляют собой принципиально отличный класс систем с коллективизированными электронами, для описания магнитных свойств которых могла бы использоваться модель Стонера. По первым признакам справедливость этой модели может быть подтверждена экспериментами по рассеянию нейтронов, результаты которых свидетельствуют о малых магнитных моментах для соединения .liiSi и твердых растворов Ге1_жСож81. Сложность их изучения заключается в том, что одни и те же электронные состояния отвечают за формирование магнитных и транспортных свойств. Детальный микроскопический анализ свидетельствует о наличии сильных динамических кулоновских корреляций в этих материалах, что подтверждается результатами фотоэмиссионных экспериментов с угловым разрешением. Их корректный учет в рамках модели коррелированного зонного изолятора позволил воспроизвести и дать микроскопическое объяснение основным экспериментальным данным по РеБ! и Ре1-жСожБ1.
Еще одним примером систем, в которых могут реализоваться необычные виды магнитных возбуждений, являются сильнокоррелированные наносистемы, состоящие из примеси переходного металла, размещенной на металлической поверхности. Здесь объектом, привлекающим особое внимание учёных, является наносистема Со/РР(111). На момент проведения исследования результаты экспериментов давали противоречивые данные о магнитных свойствах, которые варьировались от сценария гигантской магнитной анизотропии до ультра-быстрых возбуждений с переворотом спина, приводящих к парамагнитному состоянию. Проведенные расчеты показали, что вследствие особенностей атомной структуры в системе существует сильная орбитальная поляризация. Это приводит к тому, что часть орбиталей примеси демонстрирует локализованный гейзенберговский характер магнетизма, а другие могут быть описаны при помощи коллективизированной стонеровской модели магнетизма. Такая особенность системы усложняет теоретическое описание магнитных свойств, однако также имеет большие перспективы технологического применения. Например, результаты проведенного моделирования показывают потенциальную возможность контроля над отдельными 3d состояниями атома кобальта в рамках экспериментов по сканирующей туннельной микроскопии.
Новизна представленных в диссертационной работе результатов и выводов заключается в следующем:
- предложен оригинальный первопринципный метод описания состояния слабого ферромагнетизма в антиферромагнетиках. Его применение к изучению соединений Ре203и 1.а2Си0.-| позволило впервые определить полный набор взаимодействий Дзялошинского- Мории между магнитными моментами в этих системах с учетом химической связи и од- ноузельных кулоновских корреляций;
- разработан новый микроскопический подход для расчета изотропных обменных взаимодействий в случае сильного перекрытия орбиталей Ванье, описывающих магнитные моменты в системе, на атомах лигандов. Применение метода к изучению квазиодномерных и квазидвумерных оксидов меди позволило не только количественно точно воспроизвести картину магнитных возбуждений, наблюдаемую в экспериментах, но и дать микроскопическое объяснение процессам формирования наблюдаемых магнитных свойств;
- построение и решение модели коррелированного зонного изолятора для описания экспериментальных зависимостей соединения РеБ! является оригинальными. Впервые учет динамических кулоновских корреляций в рамках теории динамического среднего поля позволил корректно воспроизвести зависимость магнитного момента от концентрации в серии Ре1-жСожБ1;
- впервые построена и решена многочастичная модель поверхностной наносистемы Со/Рй(111). Идея о возможности контроля над отдельными 33 состояниями в рамках экспериментов по сканирующей туннельной микроскопии является оригинальной.
Теоретическая и практическая значимость работы заключается:
- в разработке и реализации в программных кодах первопринципных методов, позволяющих рассчитать параметры изотропных и анизотропных магнитных взаимодействий с учетом гибридизации атомных состояний, спин-орбитальной связи и динамических электронных корреляций;
- в построении и решении микроскопических электронных и магнитных моделей для актуальных классов соединений переходных металлов и принципиально новых искусственно конструируемых наносистем;
- в предсказании возможности контроля и манипулирования в экспериментах по сканирующей туннельной микроскопии отдельными 33 состояниями атома переходного металла, адсорбированного на металлическую поверхность.
Достоверность полученных методических и расчетных результатов обеспечивается их внутренней непротиворечивостью, непротиворечивостью современным представлениям физики конденсированного состояния, согласием с результатами экспериментов и предыдущих теоретических работ.
Апробация результатов. Основные положения диссертации были представлены и докладывались автором:
- на семинарах и коллоквиумах Института Теоретической Физики университета г. Гамбург (Германия), Института Теоретической Физики Федерального Политехнического Института г. Цюриха (Швейцария), Института Теоретической Физики Лозаннского Университета (Швейцария);
- на конференциях: "Первая российско-китайская конференция по современным проблемам физики конденсированного состояния” (г. Пекин, 2013), "Международный симпозиум по магнетизму” (г. Москва, 2011), "Всероссийская научная конференция студентов-физиков” (Екатеринбург-2012, Волгоград-2010, Кемерово-2009, Уфа-2008, Новосибирск-2006), "Всероссийская молодёжная школа-семинар по проблемам физики конденсированного состояния вещества” (г. Екатеринбург, 2009), "Международный семинар: Современные вычислительные подходы к изучению растворов на основе железа"(г. Екатеринбург, 2009), "Международное совещание: Квантовый транспорт в наноструктурах” (г. Гамбург, Германия, 2008).
Публикации. Содержание, результаты и выводы диссертации отражены в публикациях [A1]-[A15].
Личный вклад автора. Автору диссертационной работы принадлежат выбор направления исследования, постановка задач и формулировка выводов. Личный вклад автора также заключается в получении большей части методических результатов и в проведении значительной части расчетов, анализе и интерпретации полученных данных и написании статей. В работах, опубликованных в соавторстве, автору принадлежат результаты, сформулированные в защищаемых положениях и выводах. Вклад соавторов публикаций, в которых отражены основные результаты работы, [A1] - [A15], заключается в следующем. Идея метода расчета анизотропных обменных взаимодействий была предложена автором совместно с Владимиром Ильичом Анисимовым. Основная часть зонных расчетов была проделана автором при участии Александра Николаевича Руденко, Сергея Львовича Скорнякова, Алексея Владимировича Лукоянова, Алексея Олеговича Шорикова и Марии Вячеславовны Валентюк. Моделирование физических свойств поверхностных наносистем было выполнено автором при участии Сергея Наильевича Искакова. В научных дискуссиях, сопровождающих процесс исследований, и в обсуждениях полученных результатов принимали участие Владимир Ильич Анисимов, Александр Иосифович Лихтенштейн, Михаил Иосифович Кацнельсон, Фредерик Мила. Более подробно вклад соавторов описывается в выводах к каждой главе.
Методология и методы исследования. Решение поставленных в диссертации задач описания магнитных свойств современных материалов потребовало разработки необходимой методической базы. Предлагаемые в диссертации численные методы и подходы позволяют строить более реалистичные модели для различных классов соединений переходных металлов, чем это было возможно ранее. Основной акцент в работе был сделан на учете спин-орбитальной связи, динамических кулоновских корреляций и гибридизации атомных состояний. Также в диссертационном исследовании для описания физических свойств материалов в основном состоянии (при нулевой температуре и в отсутствии магнитного поля) использовались стандартные численные методы теории функционала электронной плотности.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения и списка литературы. Общий объем диссертации 213 страниц, в том числе 52 рисунка и 15 таблиц. Список литературы включает 214 наименований.

Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь студентам в написании работ!

ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Курсовые Статьи Диплом Рязань

Заключение

1. Разработан первопринципный метод расчета анизотропных обменных взаимодействий в соединениях переходных металлов. Метод основан на теореме локальных сил, реализован в компьютерных кодах и позволяет вычислять такие параметры магнитного гамильтониана как магнитный вращающий момент на узле, компоненты вектора Дзялошинского-Мории, элементы тензора симметричного анизотропного обменного взаимодействия.
2. Предложен микроскопический метод расчета параметров магнитной модели с учетом эффектов гибридизации между состояниями металла и лигандов. Показано, что в случае близкой к 90 градусной связи металл-лиганд-металл магнитное взаимодействие в основном определяется ферромагнитным вкладом, обусловленным прямым перекрытием функций Ванье, описывающих магнитные моменты, на атоме лиганда. Получено универсальное выражение для обменного взаимодействия, позволяющее провести быструю оценку обменных интегралов, избегая при этом прямого интегрирования по волновым функциям. Все компоненты выражения могут быть рассчитаны при помощи стандартных первопринципных методов, таких как приближение локальной электронной плотности.
3. Разработан метод расчета обменных взаимодействий с учётом динамических кулоновских корреляций в металлических магнитных системах. Показано, что микроскопические механизмы, отвечающие за перенормировку электронного спектра, также приводят к перемасштабированию магнитных взаимодействий.
4. При помощи разработанных численных методов построены магнитные модели для антиферромагнетиков а-Ре2Оз и Ьа2СиО4. Микроскопический анализ рассчитанных параметров анизотропных взаимодействий позволил сделать вывод о том, что в гематите железа направление отклонения магнитного момента атома железа от антиферромагнитного порядка определяется его взаимодействиями с магнитными моментами атомов, принадлежащих третьей и четвертой координационным сферам. Выполненное моделирование состояния слабого ферромагнетизма позволило корректно воспроизвести сим-метрию и величину отклонения магнитного момента.
5. Выполнено первопринципное моделирование электронной и магнитной структуры низкоразмерных оксидов меди, ЫСи2О2и БгСи2(ВО3)2. Показано, что эффекты гибридизации между состояниями меди и кислорода не только определяют дальнодействующий характер обменных констант в системе, но и отвечают за подавление антиферромагнитного взаимодействия между ближайшими атомами меди.
6. На основе первопринципных расчетов построена модель коррелированного зонного изолятора для силицида железа. Решение модели при помощи различных численных методов теории динамического среднего поля позволило воспроизвести основные экспериментальные зависимости. Сделан вывод о том, что для корректного описания особенностей спектров электронных и магнитных возбуждений этой системы необходим учет динамических кулоновских корреляций. Для моделирования электронных и магнитных свойств серии твердых растворов Ее1_жСож81 создана расчетная схема, объединяющая теорию динамического среднего поля и теорию ферромагнетизма Стонера. Такая комбинация подходов позволила учесть влияние перенормировки электронного спектра вблизи уровня Ферми на магнетизм и правильно воспроизвести экспериментальную зависимость магнитного момента от концентрации раствора.
7. Предложена и решена реалистичная квантовая модель для системы, состоящей из от-дельного атома кобальта на поверхности РР(111). Обнаружено, что вследствие различной гибридизации отдельных 33 состояний кобальта с состояниями подложки наносистема характеризуется сильной орбитальной поляризацией спектров электронных и магнитных возбуждений. На основе результатов моделирования спин-зависящей проводимости атома кобальта предсказана возможность измерения отклика отдельных 33 состояний атомов переходных металлов в рамках экспериментов по сканирующей туннельной микроскопии.
Эти основные результаты и выводы позволили сформулировать положения, выносимые на защиту.
Перспективы дальнейшей разработки темы. По мнению автора наиболее актуальным направлением дальнейших исследований по теме диссертации является разработка методов расчета магнитных взаимодействий для магнито-неупорядоченных фаз соединений переходных металлов. По построению современные первопринципные методы расчета обменных интегралов, основанные на теореме локальных сил, предполагают существования магнитного порядка в системе. Однако в настоящее время синтезировано большое количество низкоразмерных квантовых систем, в которых экспериментально не наблюдается перехода в магнито-упорядоченную фазу вплоть до очень низких температур. Также интерес представляет изучение магнитных взаимодействий в парамагнитной фазе, когда в системе ещё сохраняется ближний магнитный порядок.
Первые шаги по созданию теоретических подходов для расчета магнитных взаимодействий в парамагнитных фазах уже сделаны. В основном они связаны с теорией динамического среднего поля. Так, например, в работе [35] была выполнена оценка эффективного обменного взаимодействия в парамагнитной у-фазе железа при помощи магнитной восприимчивости, зависящей от вектора д. Еще более точную информацию о поведении магнитных взаимодействий в парамагнитной фазе можно получить, используя расширения теории ВМЕТ, позволяющие учесть нелокальные кулоновские корреляции и нелокальные магнитные флуктуации [36]. Автор диссертационного исследования также принял участие в разработке метода расчета анизотропных обменных взаимодействий нового поколения [A2], который не предполагает наличия магнитного порядка в системе и учитывает нелокальные спиновые и орбитальные возбуждения.
Ещё одним важным направлением исследований является развитие теоретических методов для описания сверхбыстрых магнитных возбуждений, происходящих в системе на ультракоротких временных интервалах. Получение такой информации стало возможным благодаря развитию экспериментальных методик, основанных на ультракоротких лазерных импульсах [37, 38], и к настоящему моменту времени накоплен уже большой массив экспериментальных данных. Развитие теоретических подходов для описания этих экспериментов требует выхода за рамки адиабатического приближения [39], в котором происходит разделение спиновой и электронной динамики в системе. Такие методы уже активно развиваются и в качестве примера можно привести результаты работы [40], где представлена теория магнитных взаимодействий для системы, находящейся в неравновесном состоянии.
Таким образом, можно сделать вывод, что диссертация не только выполнена в рамках одного из динамично развивающихся направлений современной физики конденсированного состояния, но и содержит важную методическую и практическую информацию для изучения магнитных свойств сложных материалов и искусственно синтезируемых наносистем.

Литература

[A1] Mazurenko, V. V.Weak ferromagnetism in antiferromagnets: o-Fe2O3and La2CuO4/
V. V. Mazurenko, V. I. Anisimov // Phys. Rev. B. — 2005. — V. 71, № 184434. — P. 1-8.
[A2] Correlated band theory of spin and orbital contributions to Dzyaloshinskii-Moriya interac¬tions / M. I. Katsnelson, Y. O. Kvashnin, V. V. Mazurenko, A. I. Lichtenstein // Phys. Rev. B. — 2010. — V. 82, № 100403. — P. 1-4.
[A3] Solovyev, I. V. Magnetic structure of hexagonal YMnO3and LuMnO3from a microscopic point of view / I. V. Solovyev, M. V. Valentyuk, V. V. Mazurenko // Phys. Rev. B. — 2012. — V. 86, № 054407. — P. 1-10.
[A4] Wannier functions and exchange integrals: The example of LiCu2O2/ V. V. Mazurenko, S. L. Skornyakov, A. V. Kozhevnikov et al. // Phys. Rev. B. — 2007. — V. 75, № 224408. — P. 1-7.
[A5] Mazurenko, V. V. Electronic structure and exchange interactions of Na2V3O7/ V. V. Mazurenko, F. Mila, V. I. Anisimov // Phys. Rev. B. — 2006. — V. 73, № 014418. — P. 1-6.
[A6] Correlation effects in insulating surface nanostructures / V. V. Mazurenko, S. N. Iskakov,
A. N. Rudenko et al. // Phys. Rev. B. — 2013. — V. 88, № 085112. — P. 1-9.
[A7] Nature of insulating state in NaV2O5above charge-ordering transition: A cluster dynamical mean-field study / V. V. Mazurenko, A. I. Lichtenstein, M. I. Katsnelson et al. // Phys. Rev.
B. — 2002. — V. 66, № 081104. — P. 1-4.
[A8] First-principles investigation of symmetric and antisymmetric exchange interactions of SrCu2(BO3)2/ V. V. Mazurenko, S. L. Skornyakov, V. I. Anisimov, F. Mila // Phys. Rev. B. — 2008. — V. 78, № 195110. — P. 1-9.
[A9] Barium vanadium silicate BaVSi2O7: A t2flcounterpart of the Han purple compound / A. Vasiliev, O. Volkova, E. Zvereva et al. // Phys. Rev. B. — 2013. — V. 87, № 134412. — P. 1-8.
[A10] First-Order Transition between a Small Gap Semiconductor and a Ferromagnetic Metal in the Isoelectronic Alloy FeSii-æGeæ / V. I. Anisimov, R. Hlubina, M. A. Korotin et al. // Phys. Rev. Lett. — 2002. — V. 89, № 257203. — P. 1-4.
[A11] Metal-insulator transitions and magnetism in correlated band insulators: FeSi and Fe1-æCoæSi / V. V. Mazurenko, A. O. Shorikov, A. V. Lukoyanov et al. // Phys. Rev. B. — 2010. — V. 81, № 125131. — P. 1-10.
[A12] The semiconductor-to-ferromagnetic-metal transition in FeSb2/ A. V. Lukoyanov, V. V. Mazurenko, V. I. Anisimov at al. // The European Physical Journal B - Condensed Matter and Complex Systems. — 2006. — V. 53, № 2. — P. 205-207.
[A13] Weak ferromagnetism in Mn nanochains on the CuN surface / A. N. Rudenko, V. V. Mazurenko, V. I. Anisimov, A. I. Lichtenstein // Phys. Rev. B. — 2009. — V. 79, № 144418. — P. 1-9.
[A14] Renormalized spectral function for Co adatom on the Pt(111) surface / V. V. Mazurenko, S. N. Iskakov, A. N. Rudenko et al. // Phys. Rev. B. — 2010. — V. 82, № 193403. — P. 1-4.
[A15] Orbital-selective conductance of Co adatom on the Pt(111) surface / V. V. Mazurenko, S. N. Iskakov, M. V. Valentyuk et al. // Phys. Rev. B. — 2011. — V. 84, № 193407. — P. 1-5.
Цитированная литература
[1] Heisenberg, W. Zur Theorie des Ferromagnetismus / W. Heisenberg // Zeitschrift fur Physik. — 1928. — V. 49, № 9-10. — P. 619-636.
[2] Stoner, E. C. Collective Electron Ferromagnetism / E. C. Stoner // Proceedings of the Royal Society of London. Series A. Mathematical and Physical Sciences. — 1938. — V. 165, № 922. — P. 372-414.
[3] Dagotto, E. Surprises on the Way from One- to Two-Dimensional Quantum Magnets: The Ladder Materials / E. Dagotto, T. M. Rice // Science. — 1996. — V. 271, № 5249. — P. 618-623.
[4] Magnetic Superstructure in the Two-Dimensional Quantum Antiferromagnet SrCu2(BO3)2/ K. Ko- dama, M. Takigawa, M. Horvatic et al. // Science. — 2002. — V. 298, № 5592. — P. 395-399.
[5] Skyrmion Lattice in a Chiral Magnet / S. Mhlbauer, B. Binz, F. Jonietz et al. // Science. — 2009.
— V. 323, № 5916. — P. 915-919.
[6] Wiesendanger, R. Spin mapping at the nanoscale and atomic scale / R. Wiesendanger // Rev. Mod. Phys. — 2009. — V. 81. — P. 1495-1550.
[7] Revealing Magnetic Interactions from Single-Atom Magnetization Curves / F. Meier, L. Zhou, J. Wiebe, R. Wiesendanger // Science. — 2008. — V. 320, № 5872. — P. 82-86.
[8] Methfessel, M. Bond analysis of heats of formation: application to some group VIII and IB hydrides / M. Methfessel, J. Kubler // Journal of Physics F: Metal Physics. — 1982. — V. 12, № 1. — P. 141-161.
[9] Local spin density functional approach to the theory of exchange interactions in ferromagnetic metals and alloys / A. Liechtenstein, M. Katsnelson, V. Antropov, V. Gubanov // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. — 1987. — V. 67, № 1. — P. 65 - 74.
[10] Hubbard, J. Electron Correlations in Narrow Energy Bands / J. Hubbard // Proc. Roy. Soc. A. — 1963. — V. 276, № 1365. — P. 238-257.
[11] Wannier, G. H. The Structure of Electronic Excitation Levels in Insulating Crystals / G. H. Wan- nier // Phys. Rev. — 1937. — V. 52. — P. 191-197.
[12] Katsnelson, M. I. First-principles calculations of magnetic interactions in correlated systems / M. I. Katsnelson, A. I. Lichtenstein // Phys. Rev. B. — 2000. — V. 61. — P. 8906-8912.
[13] Dynamical mean-field theory of strongly correlated fermion systems and the limit of infinite dimen¬sions / A. Georges, G. Kotliar, W. Krauth, M. J. Rozenberg // Rev. Mod. Phys. — 1996. — V. 68.
— P. 13-125.
[14] Smith, T. T. The Magnetic Properties of Hematite / T. T. Smith // Phys. Rev. — 1916. — V. 8.
— P. 721-737.
[15] Samuelsen, E. J. Inelastic neutron scattering investigation of spin waves and magnetic interactions in a-Fe2O3 / E. J. Samuelsen, G. Shirane // physica status solidi (b). — 1970. — V. 42, № 1. — P. 241-256.
[16] Moriya, T. Anisotropic Superexchange Interaction and Weak Ferromagnetism / T. Moriya // Phys. Rev. — 1960. — V. 120. — P. 91-98.
[17] Sandratskii, L. M. Band theory for electronic and magnetic properties of a-Fe2O3/ L. M. Sandratskii, M. Uhl, J. Kubler // Journal of Physics: Condensed Matter. — 1996. — V. 8, № 8. — P. 983-989.
[18] Flanders, P. J. Magnetic properties of hematite single crystals / P. J. Flanders, J. P. Remeika // Philosophical Magazine. — 1965. — V. 11, № 114. — P. 1271-1288.
[19] Anisotropic spin Hamiltonians due to spin-orbit and Coulomb exchange interactions / T. Yildirim, A. B. Harris, A. Aharony, O. Entin-Wohlman // Phys. Rev. B. — 1995. — V. 52. — P. 10239-10267.
[20] Antisymmetric exchange and its influence on the magnetic structure and conductivity of La2CuO4/ T. Thio, T. R. Thurston, N. W. Preyer et al. // Phys. Rev. B. — 1988. — V. 38. — P. 905-908.
[21] Coffey, D. Effective spin Hamiltonian for the CuO planes in La2CuO4and metamagnetism / D. Cof¬fey, K. S. Bedell, S. A. Trugman // Phys. Rev. B. — 1990. — V. 42. — P. 6509-6514.
[22] NMR and local-density-approximation evidence for spiral magnetic order in the chain cuprate LiCu2O2/ A. A. Gippius, E. N. Morozova, A. S. Moskvin et al. // Phys. Rev. B. — 2004. — V. 70, № 020406. — P. 1-4.
[23] Spin waves and magnetic interactions in LiCu2O2/ T. Masuda, A. Zheludev, B. Roessli et al. // Phys. Rev. B. — 2005. — V. 72, № 014405. — P. 1-7.
[24] Magnetization Plateaus in the Two-Dimensional Spin System SrCu2(BO3)2/ H. Kageyama, K. Yoshimura, R. Stern et al. // Phys. Rev. Lett. — 1999. — V. 82. — P. 3168-3171.
[25] Shastry, B. S. Exact ground state of a quantum mechanical antiferromagnet / B. S. Shastry, B. Suther¬land // Physica B+C — 1981. — V. 108, № 1-3. — P. 1069 - 1070.
[26] Miyahara, S. Theory of the orthogonal dimer Heisenberg spin model for SrCu2(BO3)2/ S. Miyahara, K. Ueda // Journal of Physics: Condensed Matter. — 2003. — V. 15, № 9. — P. R327-R366.
[27] Paramagnetic Excited State of FeSi / V. Jaccarino, G. K. Wertheim, J. H. Wernick et al. // Phys. Rev. — 1967. — V. 160. — P. 476-482.
[28] Spin gap and antiferromagnetic correlations in the Kondo insulator CeNiSn / T. E. Mason, G. Aeppli, A. P. Ramirez et al. // Phys. Rev. Lett. — 1992. — V. 69. — P. 490-493.
[29] Mattheiss, L. F. Band structure and semiconducting properties of FeSi / L. F. Mattheiss, D. R. Hamann // Phys. Rev. B. — 1993. — V. 47. — P. 13114-13119.
[30] Kunes, J. Temperature-dependent correlations in covalent insulators: Dynamical mean-field approx¬imation / J. Kunes, V. I. Anisimov // Phys. Rev. B. — 2008. — V. 78, № 033109. — P. 1-4.
[31] Evidence for Itineracy in the Anticipated Kondo Insulator FeSi: A Quantitative Determination of the Band Renormalization / M. Klein, D. Zur, D. Menzel et al. // Phys. Rev. Lett. — 2008. — V.101, № 046406. — P. 1-4.
[32] Half-metallic character and electronic properties of inverse magnetoresistant Fe1_^Co^Si alloys / J. Guevara, V. Vildosola, J. Milano, A. M. Llois // Phys. Rev. B. — 2004. — V. 69, № 184422. — P. 1-6.
[33] Beille, J. Long period helimagnetism in the cubic {B20} Fe,rCo1_J.Si and Co,rMn1_J.Si alloys / J. Beille, J. Voiron, M. Roth // Solid State Communications. — 1983. — V. 47, № 5. — P. 399 - 402.
[34] Strength and directionality of surface Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida interaction mapped on the atomic scale / L. Zhou, J. Wiebe, S. Lounis et al. // Nature Physics. — 2010. — V. 6. — P. 187-191.
[35] Magnetic fluctuations and effective magnetic moments in y-iron due to electronic structure peculiar¬ities / P. A. Igoshev, A. V. Efremov, A. I. Poteryaev et al. // Phys. Rev. B. — 2013. — V. 88, № 155120. — P. 1-9.
[36] Rubtsov, A. Dual boson approach to collective excitations in correlated fermionic systems / A. Rubtsov, M. Katsnelson, A. Lichtenstein // Annals of Physics. — 2012. — V. 327, № 5. — P. 1320 - 1335.
[37] Nonequilibrium Magnetization Dynamics of Nickel / J. Hohlfeld, E. Matthias, R. Knorren, K. H. Ben-nemann // Phys. Rev. Lett. — 1997. — V. 78. — P. 4861-4864.
[38] Ultrafast Spin Dynamics of Ferromagnetic Thin Films Observed by fs Spin-Resolved Two-Photon Photoemission / A. Scholl, L. Baumgarten, R. Jacquemin, W. Eberhardt // Phys. Rev. Lett. — 1997. — V. 79. — P. 5146-5149.
[39] Spin dynamics in magnets: Equation of motion and finite temperature effects / V. P. Antropov, M. I. Katsnelson, B. N. Harmon et al. // Phys. Rev. B. — 1996. — V. 54. — P. 1019-1035.
[40] Non-equilibrium magnetic interactions in strongly correlated systems / A. Secchi, S. Brener, A. Licht¬enstein, M. Katsnelson // Annals of Physics. — 2013. — V. 333. — P. 221 - 271.