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Dissertation

Autor(en): Tilmann Hickel
Titel: Theory of many-body effects in the Kondo-lattice model – projection-operator method
Gutachter: Michael Potthoff; Roland Zimmermann; Wolfgang Nolting
Erscheinungsdatum: 26.06.2006
Volltext: pdf (urn:nbn:de:kobv:11-10066782)
Fachgebiet(e): Physik
Schlagwörter (ger): Kondo-Gitter-Modell, Projektions-Operator-Methode, Mori-Formalismus, Magnonen, RPA
Schlagwörter (eng): Kondo lattice, projection operator, Mori formalism, magnons, RPA
Einrichtung: Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I
Zitationshinweis: Hickel, Tilmann: Theory of many-body effects in the Kondo-lattice model – projection-operator method; Dissertation, Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I , publiziert am 26.06.2006, urn:nbn:de:kobv:11-10066782
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Abstract (ger):
Das magnetische Verhalten zahlreicher Materialien lässt sich auf eine indirekte Wechselwirkung lokalisierter magnetischer Momente, vermittelt durch die Elektronen eines Leitungsbandes, zurückführen. Das Kondo-Gitter-Modell hat sich als elegante Möglichkeit bewährt, diesen Prozess quantenmechanisch zu beschreiben. Es reduziert die Physik auf eine intraatomare Wechselwirkung der Spins von lokalisierten und itineranten Elektronen. Die vorliegende Arbeit ist den analytischen Eigenschaften dieses Modells gewidmet. Die besondere Herausforderung des Kondo-Gitter-Modells besteht dabei im Zusammenwirken zweier verschiedener Teilchensorten, beschrieben durch Fermi-Operatoren sowie quantenmechanische Spins. Bisherige Untersuchungen haben sich in der Regel nur auf eine der beiden Teilchensorten konzentriert. Mit der Projektions-Operator-Methode stellen wir eine Möglichkeit vor, beide Teilsysteme in gleicher Qualität zu behandeln. Die Auswertung des Teilsystems der itineranten Elektronen führt auf einen Ausdruck für die Selbstenergie, der lineare und quadratische Effekte in der Wechselwirkung exakt beschreibt. Die resultierenden Zustandsdichten weisen starke Korrelationseffekte auf. Deren Untersuchung dient sowohl der Bestätigung von Ergebnissen weniger systematischer Zugänge als auch dem Aufzeigen neuer Vielteilchen-Phänomene. Die Anwendung der Projektions-Operator-Methode auf das System der lokalisierten Momente führt zu einer Analyse der bereits bekannten RPA (random phase approximation). Zu diesem Zweck werden die Magnonenspektren und die Curie-Temperaturen systematisch untersucht. Dabei treten bisher unbekannte Schwachpunkte der RPA zu Tage, die auch die Kombination mit Theorien für das itinerante Teilsystem verhindern. Verbesserungen und Alternativen zur RPA werden diskutiert.
Abstract (eng):
The magnetic behaviour of various materials is due to an indirect interaction of localized magnetic moments, which is based on itinerant electrons in a conduction band. The Kondo-lattice model is an elegant approach for a quantum-mechanical description of this process. It reduces the relevant physics to an intra-atomic exchange interaction of the localized and the itinerant electrons. The aim of the present work is a detailed investigation of analytic properties of this model. Here, the interplay of two distinct types of particles, described by Fermi operators and quantum-mechanical spin operators respectively, is a major challenge of the considered model. Previous studies have focused on one of these subsystems only. Using the projection-operator method, we suggest an efficient way to describe both subsystems on the same level of approximation. An evaluation of the subsystem of itinerant electrons yields an expression for the self-energy, which describes linear and quadratic interaction effects exactly. The densities of states derived with this theory show strong correlation effects. We were able to assess results obtained with less systematic approaches and to predict new many-particle effects. The application of the projection-operator method to the subsystem of localized magnetic moments results in a detailed analysis of the RPA (random phase approximation). The dependence of magnon spectra and Curie temperatures on model parameters are investigated systematically. Previously unknown drawbacks of the RPA are revealed, which prevent the combination of these results with theories for the itinerant subsystem. Improvements beyond RPA and alternative approximations are discussed.
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Generiert am 17.04.2014, 09:15:02