Verlag des Forschungszentrums Jülich

JUEL-3463
Wildberger, Karsten
Tight-Binding-Korringa-Kohn-Rostiker-Methode und Grenzflächenreflektivität in magnetischen Schichtsystemen
221 S., 1997

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.




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Letzte Änderung: 07.06.2022