Verlag des Forschungszentrums Jülich
JUEL-3463 Im ersten Teil dieser Arbeit wird ein neues und sehr effizientes
ab-initio-Elektronenstrukturverfahren fur Schichtsysteme in Film-Geometrie und für
Oberflächen und Grenzflächen mit Halbraum-Geometrie vorgestellt. Dazu füuhren wir das
Konzept eines Referenzsystems mit repulsiven, nicht überlappenden, kugelsymmetrischen
Potentialen ein, das eine exakte Transformation des traditionellen
KKR-Vielfachstreuverfahrens in eine {it ab-initio}-Tight-Binding-Methode und damit die
Entwicklung eines schnellen und effizienten Elektronenstrukturverfahrens für
Schichtsysteme ermöglicht. Umfangreiche Testrechnungen und Anwendungen auf reale
physikalische Systeme demonstrieren die Genauigkeit und Effizienz des Verfahrens, bei dem
die benötigte Rechenzeit nur linear mit der Anzahl der Monolagen skaliert
(``N-scaling''). Ferner wird die Dezimationstechnik für die effiziente Berechnung der
Oberflächen-Greenschen Funktion (``Surface Green's Function'') diskutiert. Unter
Anwendung beider Verfahren stellen wir selbstkonsistente Rechnungen für halbunendliche
Systeme vor. Für die in dieser Arbeit entwickelte Methode verwenden wir zwei Namen, die
wir synonym gebrauchen: Tight-Binding- bzw.\ Abgeschirmte Korringa-Kohn-Rostoker-Greensche
Funktionsmethode f"ur Schichtsysteme. \\[0.25cm] Im zweiten Teil dieser Arbeit wird mit der Berechnung der Grenzflächenreflektivitäten
an magnetischen Schichtsystemen ein wichtiger Beitrag zum Verständnis der
Zwischenlagenaustauschkopplung (IEC) und Quantentrogzustände (QWS) von (fcc) Fe-, Co- und
Ni-Bilagensystemen in Cu(100) geleistet. Zunächst werden die Kopplungsenergien für Fe-,
Co- und Ni-Bilagen in Cu(100) mit Hilfe einer KKR Greenschen Funktionsmethode für planare
Defekte berechnet. Anhand der relevanten Bulk-Bandstrukturen wird das resultierende
Verhalten der langen und kurzen Oszillationsperiode qualitativ erklärt. Anschließend
untersuchen wir für magnetische Schichten endlicher Dicke den Einfluß der quantisierten
elektronischen Struktur auf die Kopplung. Der spinabhängige Reflexionskoeffizient einer
Blochwelle an der Grenzfläche zwischen einer nichtmagnetischen und einer magnetischen
Schicht stellt dabei eine Schlüsselgröße dar. Die endliche Schichtdicke der
magnetischen Lagen führt zu starken Oszillationen im Reflexionskoeffizienten, die direkt
mit der Quantisierung der $d$-Bandstruktur der magnetischen Schicht zusammenhängen. Im
Vergleich zu einer unendlich dicken magnetischen Schicht führt dies zu einer
Substrukturierung der QWS und zu Resonanzanomalien in den Peakpositionen. Wir
demonstrieren, daß die Amplitude der Quantentrogzustände durch den Absolutbetrag des
komplexen Reflexionskoeffizienten und die Position (Bindungsenergie) der QWS durch dessen
Phasenfaktor bestimmt wird. Abschließend zeigen wir, daß das Kopplungsverhalten durch
magnetischer Adlagen stark beeinflußt wird. Die Reflexionskoeffizienten zeigen
ausgeprägte Resonanzanomalien, die wir mit Hilfe eines einfachen Phasenmodells erklären.
Wildberger, Karsten
Tight-Binding-Korringa-Kohn-Rostiker-Methode und Grenzflächenreflektivität in magnetischen Schichtsystemen
221 S., 1997
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