Please use this identifier to cite or link to this item:
http://hdl.handle.net/1843/IACO-84RSS3| Type: | Dissertação de Mestrado |
| Title: | Transição metal-isolante induzida por desordem e interação elétron-elétron. |
| Authors: | Whittemberg da Silva Oliveira |
| First Advisor: | Maria Carolina de Oliveira Aguiar |
| First Referee: | Antonio Sergio Teixeira Pires |
| Second Referee: | Hans-dieter Erhard Karl-heinz Pfannes |
| Abstract: | Sistemas em que a energia de interação elétron-elétron é comparável à ou dominante sobre a energia cinética podem passar por uma transição metal-isolante. Na ausência de impurezas químicas (desordem), essa transição é chamada de transição de Mott, que pode ser descrita pelo modelo de transferência de carga. Esse modelo consiste de duas bandas, onde uma é larga o suficiente para desprezarmos as interações elétron-elétron, correspondendo aos elétrons de condução, e a outra é estreita o suficiente para que as interações elétron-elétron sejam fortes, correspondendo aos elétrons localizados ou tipo f. Além disso, no modelo de transferência de carga, a soma, por sítio, do número de ocupação dos elétrons de condução e do número de ocupação dos elétrons tipo f é igual a um. Dentro desse modelo, a proximidade com a fase isolante é obtida quando a energia dos elétrons tipo f, Ef, diminui, transferindo carga para os estados tipo f e diminuindo a ocupação dos elétrons de condução. A transição de Mott ocorre quando o número de elétrons de condução por sítio se anula. No caso de sistemas eletrônicos desordenados e não interagentes, uma transição metal-isolante também pode ocorrer, agora devido à desordem, que produz efeitos de localização de Anderson. Nosso interesse é o de estudar sistemas desordenados correlacionados, onde uma combinação ou competição dos efeitos da interação elétron-elétron e da desordem podem levar os sistemas a uma transição metal- isolante. Além disso, nesses sistemas observamos na fase metálica uma fase eletrônica de Griffiths com comportamento não líquido de Fermi (NFL). Esse comportamento NFL aparece para valores intermediários de desordem, bem antes da transição e corresponde à emergência da fase de Griffiths, em que há dois tipos de spins: os que se comportam como livres e os que formam um estado singleto com os elétrons de condução. Os spins que se comportam como livres dominam a resposta termodinâmica do sistema, dando origem ao comportamento NFL. Neste trabalho, usamos uma combinação da teoria de campo médio dinâmico e da teoria do meio típico para resolver o modelo de transferência de carga desordenado e estudar a emergência da fase de Griffiths e a transição metal-isolante. Analisamos tanto os resultados obtidos para diferentes valores de Ef, quando a desordem presente nas energias dos elétrons delocalizados é mantida constante, quanto resultados obtidos para diferentes valores de desordem, quando Ef é mantido constante. Em ambos os casos o método é capaz de reproduzir tanto a transição metal-isolante quanto a fase de Griffiths. Para Ef/D = -1.3 (onde D é a largura da banda dos elétrons de condução no caso limpo), observamos a fase de Griffiths surgir para desordem W/D 0.3, deixando de existir muito antes da transição, que acontece para o valor de desordem W/D 6.1. Para desordem fixa, W/D = 1.5, vemos o surgimento da fase de Griffiths a partir do valor Ef/D -1.3 e se mantendo até a transição ocorrer, para Ef/D -3.1. Vale ressaltar que todos os resultados foram obtidos em temperatura nula. |
| Abstract: | A metal-insulator transition takes place in systems for which the electron-electron interaction energy gets comparable or larger than the kinetic energy. In the absence of chemical impurities (disorder), this corresponds to the Mott transition, which can be described by thecharge transfer model. This consists of a two band model: one band correspond to conduction electrons and the other to localized or f -electrons. The former is large, which makes the electron-electron relatively negligible, while the latter is narrow, meaning that electron- electron interaction is relatively strong. In the charge transfer model, the sum, per site, of the occupation number for conduction electrons and the occupation number for f -electrons is equal to one. The proximity to the insulating phase is obtained when the f -electron energy, Ef decreases,implying in the transfer of charge to the f -electron states and in the decrease of the occupation for conduction electrons. The Mott transition occurs when the number of conduction electrons per site becomes zero.In the case of disordered non-interacting systems, a metal-insulator transition can also occur, due to disorder, which produces Anderson localization effects. Our interest is to study correlated disordered systems, where an interplay between electron-electron interaction and disorder effects drive can systems through a metal-insulator transition. Moreover, in the metallic phase of these systems, an electronic Griffiths phase with non-Fermi liquid behavior is observed. This non-Fermi liquid behavior appears for values of disorder smaller than that where thetransition happens, and corresponds to the emergence of the Griffiths phase. In this phase two types of spins exist, those which behave as free spins and those that form a singlet state with conductions electrons. The former dominate the thermodynamic response of the system, givingrise to non-Fermi liquid behavior. In this work, we use a combination of dynamical mean field theory and typical-medium theory to solve the disordered charge transfer model and to study the emergence of the Griffiths phase and the metal-insulator transition. Disorder is considered in the on-site energy for conduction electrons, wich follows a gaussian distribution of standard deviation W. We analyze both the results obtained for different values of Ef , when disorder is kept constant, as well as the results obtained for different values of disorder, when Ef is kept constant. In both cases the method is able to describe the metal-insulator transition and the Griffiths phase. When Ef /D = -1.3 (where D is the conduction electron bandwidth in the clear case), the Griffiths phase appears for disorder W/D & 0.3 but ceases to exist long before the transition, which happens for disorder W/D 6.1. For fixed disorder, W/D = 1.5, the Griffiths phase emerges for Ef /D -1.3 and persists up to the transition, which occurs for Ef /D -3.1. All results were obtained at zero temperature. |
| Subject: | Teoria de campo médio dinâmico Teoria do meio típico Sistema eletrônico desordenado Transição metal-isolante Transição de Mott Interação elétron-elétron Física |
| language: | Português |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| Rights: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/IACO-84RSS3 |
| Issue Date: | 15-Mar-2010 |
| Appears in Collections: | Dissertações de Mestrado |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| whittemberg_s.oliveira.dis..pdf | 6.12 MB | Adobe PDF | View/Open |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.