Особенности Конкуренции Спиновой И Псевдоспиновой Подсистем В Модельном Купрате

Abstract

We consider the competition of magnetic and charge ordering in model cuprate within the framework of the simplified static 2D spin-pseudospin model. This model is equivalent to the 2D dilute antiferromagnetic (AFM) Ising model with charged impurities. We present the mean-field results for the system under study and make a brief comparison with classicalMonte Carlo (MC) calculations. Numerical simulations show that the cases of strong exchange and strong charge correlation differ qualitatively. For a strong exchange, the AFM phase is unstable with respect to the phase separation (PS) into the pseudospin (charge) and magnetic (spin) subsystems, which behave like immiscible quantum liquids. An analytical expression was obtained for the PS temperature. The research was supported by the Government of the Russian Federation, Program 02.A03.21.0006 and by the Ministry of Education and Science of the Russian Federation, projects Nos. 2277 and 5719, and RFBR N 18-32-0083718.

Приближение Бете Для Двумерной Спин-Псевдоспиновой Системы

“…1. Выбор кластера 1 соответствует обычному приближению среднего поля [14]. Выражение для гамильтониана кластера запишем в виде…”

“…Анализ полученных решений показывает, что при J > 0 в отсутствии внешнего магнитного поля минимумы с m o = 0 (γ z = 0) не реализуются. Как и в приближении среднего поля [14], в зависимости от соотношения параметров , V , J при заданном n с понижением температуры происходит фазовый переход из неупорядоченной (NO) в зарядово-упорядоченную (CO) фазу с a o = 0 или антиферромагнитную (AFM) фазу с l o = 0. Температуры фазового перехода можно найти из условий потери устойчивости минимума NO фазы по соответствующему параметру порядка…”

“…Различие связано, прежде всего, с представлением о равномерном распределении центров с S z = ±1 (в зависимости от знака n) в AFM-фазе основного состояния, что приводит [13] к выражению для удельной энергии в виде ε AFM (n) = |n| − 2Js 2 (1 − |n|) 2 + 2n 2 V . Если предположить в основном состоянии макроскопическое разделение фаз, где одна фаза с удельной энергией ε C (1) = 2V + представляет собой центры с S z = 1 или S z = −1, в зависимости от знака n, а вторая фазаэто AFM с n = 0, и, аналогично работе [14], использовать для основного состояния построение Максвелла:…”

“…и полагая f C (1) = ε C (1), можно определить температуру фазового расслоения T PS в AFM-фазе в случае сильного обмена. Расчеты в приближении Бете по формуле (8) показывают, что T PS для кластера 1 (приближение среднего поля), для которой получено аналитическое выражение [14] в виде…”

“…В течение последних пятнадцати лет в физике купратов активно исследуется проблема зарядового упорядочения [1][2][3][4][5] и взаимное влияние спинового и зарядового упорядочения в купратах [6][7][8][9][10]. Ранее [11][12][13][14] для рассмотрения конкуренции спинового и зарядового упорядочений нами была предложена упрощенная статическая двумерная спин-псевдоспиновая модель для CuO 2 плоскости купрата, в которой наряду с CuO 6− 4 центрами, обладающими спином 1 2 , рассматриваются взаимодействующие CuO 5− 4 и CuO 7− 4 -центры со спином 0 в основном состоянии. Многоэлектронные валентные состояния CuO 7−;6−;5− 4 (соответствующие, формально, состояниям ионов меди Cu 1+;2+;3+ ) описываются как компоненты псевдоспинового триплета S = 1 с M S = −1, 0, +1 соответственно, что позволяет использовать псевдоспиновый формализм [15,16].…”