Коллективные спин-волновые возбуждения в t-J-модели

Abstract

В рамках диаграммного метода теории возмущения исследовано влияние кинематического взаимодействия и косвенного обмена d-электронов на магнитную структуру узкозонного хаббардовского магнетика. В первом порядке теории возмущения рассмотрены все вклады в комбинированную заселенность и спиновую функцию Грина. Найдено самосогласованное уравнение для параметра порядка фаз. С учетом эффективного «одевания» линий взаимодействия определены все вклады в масс-оператор. Для ферромагнитной и парамагнитной фаз исследовано влияние косвенного антиферромагнитного обмена на спин-волновой спектр и затухание элементарных возбуждений. Для ферромагнитной структуры вычислена поправка к частоте спин-волновых возбуждений при нулевой температуре и дырочной концентрации c<<1, пропорциональная c в степени 4/3. С ростом величины косвенного обмена частоты спин-волновых возбуждений уменьшаются линейно, что согласуется с результатами Нагаока и Зайцева. Установлено, что вблизи уровня Ферми спектр спиновых волн является когерентным. Вычислена поперечная динамическая восприимчивость системы для однородных ферромагнитной и парамагнитной структур.

У рамках діаграмного методу теорії збурення досліджено вплив кінематичної взаємодії й непрямого обміну d-електронів на магнітну структуру вузькозонного хаббардівського магнетика. У першому порядку теорії збурення розглянуто всі внески в комбіновану заселеність і спінову функцію Гріна. Знайдено самоузгоджене рівняння для параметра порядку фаз. З урахуванням ефективного «вдягання » ліній взаємодії визначено всі внески в мас-оператор. Для феромагнітної та парамагнітної фаз досліджено вплив непрямого антиферомагнітного обміну на спін-хвильовий спектр і загасання елементарних збурень. Для феромагнітної структури обчислено поправку до частоти спін-хвильових збурень при нульовій температурі та діркової концентрації c<<1, яка пропорційна c в ступені 4/3. З ростом величини непрямого обміну частоти спін-хвильових збурень зменшуються лінійно, що погодиться з результатами Нагаока і Зайцева. Встановлено, що поблизу рівня Фермі спектр спінових хвиль є когерентним. Обчислено поперечну динамічну сприйнятливість системи для однорідних феромагн ітної й парамагнітної структур.

Within the framework of the perturbation theory, the influence of effective kinematic interaction and indirect antiferromagnetic exchange of d-electrons on magnetic structure of a narrow-band Hubbard magnet has been examined. All contributions to the combined occupancy and the Green function of transverse spin components are considered in the first order nonvanishing approximation of the perturbation theory. A self-consistent equation for order parameter of phases is derived. Using the effective «dressing» of the interaction lines, all contributions to the self-energy are determined. The influence of indirect antiferromagnetic exchange on spin-wave spectrum and elementary excitations damping is examined for ferromagnetic and paramagnetic phases. For the ferromagnetic phase at temperature T=0 and hole concentration c<<1 the spin-wave frequency includes an additional term which is proportional to c4/3. The spin-wave frequency of excitations decreasås linearly with increasing the indirect exchange. This is in agreement with the result obtained by Nagaoka and Zaitsev. It is found that the spin-wave spectrum of excitations near the Fermi level is coherent. A transverse dynamic susceptibility of the system for homogeneous ferromagnetic and paramagnetic structures is obtained.