Магнитные свойства и спиновый кроссовер при высоких давлениях в окислах переходных металлов с d⁵-ионами
Орлов Ю.С., Николаев С.В., Овчинников С.Г.

Поступила в редакцию: 26 Июня 2019

DOI: 10.1134/S0044451019120137

PDF (287.8K)

Для диэлектриков Мотта-Хаббарда с 3d⁵-ионами исследовано влияние эффектов кооперативности на изменение магнитных свойств и спиновый кроссовер между высокоспиновым термом (HS) S=5/2 и низкоспиновым термом (LS) S=1/2 при высоких давлениях. Учтены два механизма кооперативности: суперобменное взаимодействие и эффективное взаимодействие через упругую систему. Знак обменного взаимодействия в результате кроссовера меняется от антиферромагнитного в HS-состоянии до ферромагнитного в LS-состоянии. Из-за большой разницы ионных радиусов HS- и LS-состояний в системах со спиновым кроссовером появляется дополнительная сильная связь через упругую систему. В представлении операторов Хаббарда с одновременным учетом электронных состояний двух термов получен эффективный гамильтониан, учитывающий эффекты кооперативности. Магнитная фазовая диаграмма и спиновый кроссовер исследованы в приближении среднего поля. Показано, что при низких температурах учет кооперативности приводит к фазовому переходу первого рода между антиферромагнитным HS-состоянием и ферромагнитным LS-состоянием. При более высоких температурах возможны более сложные последовательности переходов с ростом давления, включая HS-парамагнетик- HS-антиферромагнетик-LS-парамагнетик, HS-антиферромагнетик-LS-парамагнетик-LS-ферромагнетик.