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[en] PHYSICS OF STRONGLY CORRELATED AND DISORDERED SYSTEMS / [pt] FÍSICA DE SISTEMAS FORTEMENTE CORRELACIONADOS E DESORDENADOSLUIS ALBERTO PECHE PUERTAS 15 June 2005 (has links)
[pt] Nesta tese estudamos as propriedades físicas de materiais
fortemente
correlacionados e desordenados, usando Hamiltonianos
modelos para
descrevê-los. A tese está dividida em duas partes. Na
primeira, estudamos o
modelo de Anderson periódico para descrever as
propriedades
de um isolante
Kondo. Em particular tomamos o composto de Ce3Bi4Pt3 como
paradigma
deste tipo de materiais caracterizados por apresentar um
pequeno gap(da
ordem dos meV ). Na presença de pequenas concentrações de
impurezas
metálicas como íons de La substituindo os de Ce, como é o
caso da liga
(Ce1-xLax)Bi4Pt3, sofre uma transição metal-isolante. O
Hamiltoniano de
Anderson periódico é resolvido a partir da solução de um
único sítio atômico
que logo é embebido numa rede de Bethe. Este modelo
consegue explicar
qualitativamente os resultados experimentais como a
resistividade em função
da temperatura para diferentes concentrações de íons de
La,
assim como as
propriedades óticas do sistema puro. A influência da
localização de Anderson
nesta transição é analisada a partir do estudo da
condutividade elétrica
do sistema. A segunda parte está dedicada ao estudo das
propriedades
de sistemas descritos pelo Hamiltoniano de Falicov-
Kimball,
largamente
utilizado para estudar fenômenos como a transição de
valência e metal-
isolante, também em compostos de Metais de Transição e
Terras Raras.
Neste modelo, o caráter destas transições ainda não está
bem estabelecido
já que o resultado é muito dependente da aproximação
utilizada. Utilizamos
o Hamiltoniano de Falicov-Kimball sem spin onde a banda
de
condução é
tratada de forma exata já que mostramos a sua
equivalência
com o problema
de uma liga. Os estados f são resolvidos em forma
aproximada a partir
da equação de movimento, aproximação que chamamos de
Aproximação
do Estreitamento Dinâmico(AED). Estudamos as propriedades
eletrônicas
como a ocupação dos estados localizados em função da
energia local. Também
neste caso, analisamos um sistema desordenado estudando o
contraponto
entre a correlação eletrônica e a desordem. As diferentes
fases que aparecem
no sistema como, metálica, isolante de Anderson e de Mott
são investigadas
em função dos parâmetros que definem o sistema. / [en] In this thesis we study the properties of strongly
correlated and
disordered materials, using model Hamiltonians to describe
them. The
thesis is divided in two parts. The first one studies the
periodic Anderson
model used to describe the properties of a Kondo insulator.
In particular
we take Ce3Bi4Pt3 as a paradigmatic compound, characterized
by a small
gap(of the order of meV ). For small concentration of
metallic impurities,
ions of La substituting Ce, the alloy (Ce1-xLax)Bi4Pt3
suffers a metal-
insulator transition. The periodic Anderson Hamiltonian is
solved using the
atomic solution that is embedded into a Bethe lattice. This
model explains
the experimental results as the resistivity as a function
of temperature for
different concentrations of ions of La, as well as, the
optical properties of
the pure system. The Anderson localization is analyzed
studying the electric
conductivity of the system. The second part of the thesis
is dedicated to
study the property of a system described by the Falicov-
Kimball Hamiltonian.
This Hamiltonian has been used to study the valence and
metal-insulator
transitions in Transitions Metal and Rare Earth compounds.
In this model,
the character of these transitions is still not well
understood, since it is
very dependent of the approximation used. We study the
Falicov-Kimball
Hamiltonian without spin. The conduction band is exactly
described since
we show its equivalence with the problem of an alloy. The f
states are studied
using the equation of motion for the Green functions,
decoupling them in a
way defined as the Dynamic Narrowing Approximation(DNA). We
study the
occupation of the local states as a function of energy and
other electronic
properties. For an alloy the interplay between the
electronic correlation and
disorder is analized. The different phases that appear in
the system, as
metallic and Anderson and Mott insulating, are investigated
as a function of
the parameters that define the system.
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Valence transition and superconductivity in the extended periodic Anderson model / Valenzübergang und Supraleitung im erweiterten periodischen Anderson-ModellPhan, Van Nham 13 May 2009 (has links) (PDF)
In this thesis, an extended periodic Anderson model with an additional local Coulomb repulsion U f c between localized f electrons and conduction electrons is investigated by use of the projector-based renormalization method (PRM). First, it is shown that the model in one dimension shows a valence transition, which becomes sharper, when the energy of the f level approaches the Fermi level. The transition becomes also enhanced, when the hybridization V between the localized and conduction electrons decreases, for the case that the total number of electrons is fixed. In the two-dimensional case, one finds a similar valence transition behavior. However, in the valence transition regime also a superconducting phase may occur. To investigate this phase, we start from an Hamiltonian which includes small gauge symmetry breaking fields. We derive renormalization equations, from which the superconducting pairing functions are self-consistently determined. Our analytical and numerical results show that d- wave superconductivity becomes dominant in the valence transition regime. This confirms the suggestion by Miyake that valence fluctuations may lead to superconductivity in the Ce based heavy-fermion systems under high pressure. / In dieser Arbeit wird mit Hilfe der projektiven Renormierungsmethode (PRM) ein erweitertes periodische Anderson Modell untersucht, das zusätzlich eine Coulomb-Abstoßung zwischen den lokalisierten f-Elektronen und den Leitungselektronen enthält. In einer Dimension zeigt das Modell einen Valenzübergang, wenn sich die Energie des f-Niveaus der Fermienergie nähert. Der Übergang wird ebenfalls schärfer, wenn bei festgehaltener Gesamtelektronenzahl die Hybridisierung V zwischen den lokalisierten und den Leitungselekronen abnimmt. In zwei Dimensionen findet man ein ähnliches Valenzübergangsverhalten. Allerdings kann zusätzlich eine supraleitende Phase im Valenzübergangsgebiet auftreten. Um die supraleitende Phase zu untersuchen, betrachten wir einen Hamiltonoperator mit kleinen zusätzlichen Feldern, die die Eichsymmetrie brechen. Wir leiten Renormierungsgleichungen her, aus denen sich die supraleitenden Paarfunktionen selbstkonsistent bestimmen lassen. Unsere analytischen und numerischen Resultate zeigen, dass im Valenzübergangsgebiet d-Wellen-Supraleitung dominiert. Dies bestätigt eine Vermutung von Miyake, dass Valenzfluktuationen in Ce-basierten Schwerfermionensystemen bei hohen Drücken zur Supraleitung führen können.
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Valence transition and superconductivity in the extended periodic Anderson modelPhan, Van Nham 04 May 2009 (has links)
In this thesis, an extended periodic Anderson model with an additional local Coulomb repulsion U f c between localized f electrons and conduction electrons is investigated by use of the projector-based renormalization method (PRM). First, it is shown that the model in one dimension shows a valence transition, which becomes sharper, when the energy of the f level approaches the Fermi level. The transition becomes also enhanced, when the hybridization V between the localized and conduction electrons decreases, for the case that the total number of electrons is fixed. In the two-dimensional case, one finds a similar valence transition behavior. However, in the valence transition regime also a superconducting phase may occur. To investigate this phase, we start from an Hamiltonian which includes small gauge symmetry breaking fields. We derive renormalization equations, from which the superconducting pairing functions are self-consistently determined. Our analytical and numerical results show that d- wave superconductivity becomes dominant in the valence transition regime. This confirms the suggestion by Miyake that valence fluctuations may lead to superconductivity in the Ce based heavy-fermion systems under high pressure. / In dieser Arbeit wird mit Hilfe der projektiven Renormierungsmethode (PRM) ein erweitertes periodische Anderson Modell untersucht, das zusätzlich eine Coulomb-Abstoßung zwischen den lokalisierten f-Elektronen und den Leitungselektronen enthält. In einer Dimension zeigt das Modell einen Valenzübergang, wenn sich die Energie des f-Niveaus der Fermienergie nähert. Der Übergang wird ebenfalls schärfer, wenn bei festgehaltener Gesamtelektronenzahl die Hybridisierung V zwischen den lokalisierten und den Leitungselekronen abnimmt. In zwei Dimensionen findet man ein ähnliches Valenzübergangsverhalten. Allerdings kann zusätzlich eine supraleitende Phase im Valenzübergangsgebiet auftreten. Um die supraleitende Phase zu untersuchen, betrachten wir einen Hamiltonoperator mit kleinen zusätzlichen Feldern, die die Eichsymmetrie brechen. Wir leiten Renormierungsgleichungen her, aus denen sich die supraleitenden Paarfunktionen selbstkonsistent bestimmen lassen. Unsere analytischen und numerischen Resultate zeigen, dass im Valenzübergangsgebiet d-Wellen-Supraleitung dominiert. Dies bestätigt eine Vermutung von Miyake, dass Valenzfluktuationen in Ce-basierten Schwerfermionensystemen bei hohen Drücken zur Supraleitung führen können.
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Besetzte und unbesetzte elektronische Struktur von geordneten Dünnschichtverbindungen der Seltenen Erden Eu und Yb mit den Übergangsmetallen Pd und NiWieling, Sönke 26 August 2003 (has links) (PDF)
The present thesis deals with the occupied and unoccupied electronic states of intermetallic compounds of the rare-earth metals (RE) Eu and Yb with the transition metals Pd and Ni. The compounds were prepared in-situ as epitaxial thin films on single-crystalline substrates. For comparison, the experiments were extended to a Ba/Pd compound, which was prepared in the same way. All samples were characterised by low-energy electron diffraction (LEED), photoelectron spectroscopy (PES) and inverse photoemission (IPE). For the IPE experiments an appropriate spectrometer was built. It consists of a combination of a toroidal-grating and a crystal monochromator and enables experiments with photon energies in the range of 10-25 eV and at 1486.6 eV. LEED experiments reveal the formation of a AuCu3 structure with a (111) surface orientation for RE/Pd systems, while the formation of a CaCu5-structure with (0001) surface orientation for the Ba/Pd and Eu/Ni compounds was found. The Eu compounds show a surface-valence transition from the trivalent to the divalent configuration. An ordered overstructure is formed at the surface despite an increase of the ionic volume of Eu by about 40 %. The measured electronic structure is in good accordance with results of local-density-approximation band-structure calculations. / In der vorliegenden Dissertation werden die besetzten und unbesetzten elektronischen Zustände intermetallischer Verbindungen der Seltenen Erden (SE) Eu und Yb mit den Übergangsmetallen Pd und Ni betrachtet. Die Verbindungen wurden als epitaktische Dünnschichten in-situ auf einkristallinen Substraten präpariert und mittels niederenergetischer Elektronenbeugung (LEED), Photoelektronenspektroskopie (PES) und inverser Photoemission (IPE) charakterisiert. Zu Vergleichszwecken wurde die Untersuchung zusätzlich auf eine auf gleiche Weise präparierte Ba/Pd-Verbindung ausgedehnt. Für die Durchführung der IPE-Experimente wurde ein entsprechendes Spektrometer aufgebaut. Die Kombination aus einem Toroidgitter- und einem Kristallmonochromator ermöglicht wahlweise Experimente im Photonenenergiebereich von 10-25 eV und bei 1486,6 eV. Die Analysen der LEED-Daten ergaben für die SE/Pd-Systeme die Bildung der AuCu3-Struktur mit einer (111)-Oberflächenorientierung, für die Ba/Pd- und die Eu/Ni-Verbindungen die der CaCu5-Struktur mit (0001)"=Oberflächenorientierung. Die Eu-Verbindungen zeigen dabei Oberflächenvalenzübergänge von der drei- zu der zweiwertigen Konfiguration mit Ausbildung geordneter Überstrukturen an der Oberfläche trotz einer 40 prozentigen Zunahme des Eu-Ionenvolumens. Die beobachtete elektronische Struktur stimmt gut mit den Ergebnissen von Bandstrukturrechnungen in der lokalen Dichtenäherung überein.
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Besetzte und unbesetzte elektronische Struktur von geordneten Dünnschichtverbindungen der Seltenen Erden Eu und Yb mit den Übergangsmetallen Pd und NiWieling, Sönke 12 September 2003 (has links)
The present thesis deals with the occupied and unoccupied electronic states of intermetallic compounds of the rare-earth metals (RE) Eu and Yb with the transition metals Pd and Ni. The compounds were prepared in-situ as epitaxial thin films on single-crystalline substrates. For comparison, the experiments were extended to a Ba/Pd compound, which was prepared in the same way. All samples were characterised by low-energy electron diffraction (LEED), photoelectron spectroscopy (PES) and inverse photoemission (IPE). For the IPE experiments an appropriate spectrometer was built. It consists of a combination of a toroidal-grating and a crystal monochromator and enables experiments with photon energies in the range of 10-25 eV and at 1486.6 eV. LEED experiments reveal the formation of a AuCu3 structure with a (111) surface orientation for RE/Pd systems, while the formation of a CaCu5-structure with (0001) surface orientation for the Ba/Pd and Eu/Ni compounds was found. The Eu compounds show a surface-valence transition from the trivalent to the divalent configuration. An ordered overstructure is formed at the surface despite an increase of the ionic volume of Eu by about 40 %. The measured electronic structure is in good accordance with results of local-density-approximation band-structure calculations. / In der vorliegenden Dissertation werden die besetzten und unbesetzten elektronischen Zustände intermetallischer Verbindungen der Seltenen Erden (SE) Eu und Yb mit den Übergangsmetallen Pd und Ni betrachtet. Die Verbindungen wurden als epitaktische Dünnschichten in-situ auf einkristallinen Substraten präpariert und mittels niederenergetischer Elektronenbeugung (LEED), Photoelektronenspektroskopie (PES) und inverser Photoemission (IPE) charakterisiert. Zu Vergleichszwecken wurde die Untersuchung zusätzlich auf eine auf gleiche Weise präparierte Ba/Pd-Verbindung ausgedehnt. Für die Durchführung der IPE-Experimente wurde ein entsprechendes Spektrometer aufgebaut. Die Kombination aus einem Toroidgitter- und einem Kristallmonochromator ermöglicht wahlweise Experimente im Photonenenergiebereich von 10-25 eV und bei 1486,6 eV. Die Analysen der LEED-Daten ergaben für die SE/Pd-Systeme die Bildung der AuCu3-Struktur mit einer (111)-Oberflächenorientierung, für die Ba/Pd- und die Eu/Ni-Verbindungen die der CaCu5-Struktur mit (0001)"=Oberflächenorientierung. Die Eu-Verbindungen zeigen dabei Oberflächenvalenzübergänge von der drei- zu der zweiwertigen Konfiguration mit Ausbildung geordneter Überstrukturen an der Oberfläche trotz einer 40 prozentigen Zunahme des Eu-Ionenvolumens. Die beobachtete elektronische Struktur stimmt gut mit den Ergebnissen von Bandstrukturrechnungen in der lokalen Dichtenäherung überein.
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