Physikalische Optimierung - Physik - Universität Regensburg

KAPITEL 1. GRUNDLAGEN DER SPINGLASPHYSIK 5
Abbildung 1.4: Magnetisches Phasendiagramm von EuxSr1−xS
und Yosida. Diese Austausch-WW beruht auf einer ”Polarisation” der Leitungselektronen
durch die magnetischen Momente der Atome. Diese Polarisation ist eine Ausrichtung
des Spins der Leitungselektronen; alle geladenen Teilchen, und damit auch die
Elektronen, besitzen ein solches magnetisches Moment. Die polarisierten Leitungselektronen
wiederum beeinflussen die magnetischen Momente der Atome, und so kommt es
zu einer WW zwischen den Atomen selbst. Für die Stärke der Kopplung Jij gilt:
Jij ∝
cos(2kF · rij)
r3 ij
(1.1)
Dabei ist kF der Fermi-Wellenvektor. Für positive Werte Jij(r) ist die WW ferromagnetisch,
für negative Werte ist sie antiferromagnetisch. Die RKKY-WW hat eine lange
Reichweite über mehrere Atome hinweg und zeigt oszillatorisches Verhalten, d.h. je nach
Abstand der Atome kommt es zu einer ferromagnetischen oder anti-ferromagnetischen
Kopplung der Spins (Abb. 1.5). Es handelt sich also um eine konkurrierende WW,
die bei einer statistischen Verteilung der Atome im Kristall zur Ausbildung von Spinglaseffekten
führen kann. Das Atom mit nicht verschwindendem magnetischen Moment
sitzt im Mittelpunkt von konzentrischen Kugelschalen abnehmender WW-stärke (Abbildung
2.6). Ferro- und antiferromagnetisches Verhalten wechselt von Schale zu Schale;
die Stärke der jeweiligen WW nimmt mit zunehmendem Radius ab.